Sottoprodotti in impianti di biogas nelle Regioni

BIOGAS DA SOTTOPRODOTTI
Sottoprodotti in impianti di biogas
nelle Regioni meridionali
Un caso studio in Regione Sicilia
Marco Mezzadri, Referente tecnico gruppo biogas biometano di AIEL - [email protected]
L’impianto di biogas della Società Agricola Nuova Scala S.r.l. rappresenta un
esempio particolarmente interessante di
valorizzazione energetica e ambientale
dei sottoprodotti tipici delle regioni meridionali. L’impianto, di proprietà dell’imprenditore agricolo Pino Mingoia, è stato
realizzato da B.T.S. Biogas srl in Sicilia,
più precisamente in Contrada Scala a
Mussomeli, Provincia di Caltanissetta. La
superficie agricola aziendale è pari a circa
300 ha, per un totale complessivo di 500
ha considerando anche terreni in affitto
o comodato, utilizzabili sempre per le finalità dell’impianto (produzione colture
da insilato e utilizzazione agronomica del
digestato).
L’elemento più significativo che permette
di annoverare l’impianto di potenza elettrica installata pari a 0,999 MWe tra le
“best practices” per il biogas delle Regioni
del Sud Italia, consiste nel grande ricorso
ai sottoprodotti tipici della zona in cui
l’impianto stesso si trova ad operare, derivanti da attività agricole e agro-industriali.
La “dieta” con cui l’impianto viene alimentato è infatti costituita da insilato di sulla e
insilato di triticale (complessivamente 25
t/d), nonché da sottoprodotti di origine
agricola (letame bovino e pollina per un
totale di 9 t/d) e di origine agro-industriale (sanse di oliva ottenute dalla spremitura meccanica delle olive per l’estrazione
dell’olio di oliva, pastazzo di agrumi, per
un totale pari a 32 t/d) (tabella 1).
Oltre ai sottoprodotti agricoli e agro-industriali, per le cui caratteristiche si può
fare riferimento allo specifico articolo
presente in questa stessa rivista, degno di
nota è l’utilizzo di una coltura come la sulla, leguminosa perenne particolarmente
Tabella 1 – Tipologie e quantitativi di matrici organiche utilizzate
Input
Matrice organica
t/d
Insilato di sulla
15
Letame bovino
4
Pollina
5
Insilato di triticale
10
Sanse industria olearia
12
Pastazzo di agrumi
20
TOTALE
66
diffusa in Sicilia e Calabria come foraggera anche allo stato spontaneo (tabella 2).
Da un punto di vista funzionale, si tratta
di un tipico impianto a umido, cioè funzionante con un’alimentazione caratte-
rizzata da una concentrazione di Solidi
Totali attorno al 10%, bi-stadio, CSTR
(Completely Stirred Tank Reactor, reattore
completante miscelato), operante in mesofilia (42÷45 °C).
Tabella 2 – Caratteristiche della sulla (Hedysarum coronarium L.)
Classificazione
botanica
Famiglia: Fabaceae o Leguminosae
Specie: Hedysarum coronarium L.
Nomi comuni: Sulla, Lupinella selvatica, Lupinellone, Erba lupina,
Guadarulio
Origine e diffusione
Spontanea in quasi tutti i Paesi del bacino del Mediterraneo,
probabilmente zona di origine della specie
Caratteri botanici
Pianta poliennale, azoto-fissatrice, molto acquosa (ST=15÷20%), ricca
di zuccheri solubili e abbondantemente nettarifera (molto ricercata
dalle api). Radice a fittone. Steli eretti, alti 0,80÷1,50 m, grossolani, poco
adatti alla fienagione (dopo la fioritura lignificano leggermente). Fiori
grandi di colore rosso vivo. Fecondazione incrociata, entomofila. Frutto:
legume contenente semi che nudi appaiono di forma lenticolare, lucenti,
giallognoli (1.000 semi vestiti pesano 9 gr., nudi 4,5 gr.).
Esigenze ambientali
Coltura miglioratrice delle caratteristiche del terreno grazie al fittone
e all’azoto-fissazione. Cresce, anche allo stato spontaneo, su terreni
calcarei, argillosi, profondi e pesanti, anche di pessima tessitura (colloidali
e instabili tipici dei calanchi e delle crete, es. colline centro meridionali
adriatiche), purché non acidi o salmastri, da 0 a 1.200 m s.l.m. Elevata
tolleranza agli stress idrici avendo radice fittonante e entrando in riposo
vegetativo durante i mesi estivi, più caldi. Non resiste al freddo (muore
a – 6÷8 °C)
Tecnica colturale
Utilizzo
Semina a ottobre (<tTQ, >CH4/tTQ).
Semina a settembre, eventuale irrigazione, sfalcio ad aprile (>tTQ, <CH4/
tTQ) con seme nudo.
TQ = 24-48 t/ha.
Coltura miglioratrice: si inserisce in rotazione tra due graminacee (es.
grano/sulla/orzo)
Necessario inoculo con specifico Rhizobium se coltivata per la prima volta
su un terreno.
Elevato contenuto proteico, che la rende adatta anche come fieno o
insilato per i ruminanti
AGRIFORENERGY
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BIOGAS DA SOTTOPRODOTTI
Tabella 3 – Macro-voci di costo impianto biogas Soc. Agr. Nuova Scala S.r.l., Contrada
Scala, Mussomeli (CL)
Macrovoce
€
Sbancamenti, opere civili, attrezzature elettromeccaniche di
completamento, autorizzazioni, centralina ENEL, antincendio,
Progettazione, opere elettromeccaniche, assistenza biologica avvio
impianto (6 mesi)
Cogeneratore in idoneo container e completo di accessori e allacciamenti
necessari da Laser Industries
TOTALE
Foglie e infiorescenze di sulla (Hedysarum
coronarium) presso Domusnovas (Sardegna) [Foto: Giancarlo Dessì, Istituto Professionale Statale per l’Agricoltura e l’Ambiente “Cettolini” di Cagliari]
Considerando lo schema di processo,
l’impianto si compone di otto parti funzionalmente e strutturalmente connesse tra loro: (1) Ricezione e caricamento
biomasse solide, stoccaggio temporaneo
cofermenti liquidi; (2) Digestione e stoccaggio del residuo di fermentazione; (3)
Sala di pompaggio - sistema di pompaggio non forzato; (4) Sala di pompaggio
- sistema di pompaggio forzato; (5) Sistema condotte aria; (6) Sistema condotte
acqua; (7) Sistema di analisi del biogas e
suo utilizzo; (8) Sistema di riscaldamento
digestori.
Da un punto di vista strutturale-impiantistico, le due fasi avvengono in due
fermentatori, entrambi dotati di cupola
gasometrica costituita da una doppia
membrana in tessuto poliestere con resina PVC. All’interno del fermentatore
Impianto biogas Società Agricola Nuova
Scala S.r.l., Contrada Scala, Mussomeli
(CL) [Foto archivio BTS Biogas srl]
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AGRIFORENERGY
primario (Ø= 26 m; H = 6 m; Vtotale =
3.185 m3; Vutile = 2.920 m3; Vstoccaggio biogas =
1.040 m3) operano due agitatori idraulici
ad immersione dalla potenza elettrica installata di 11 kWe ed un agitatore elettrico laterale (22 kWe). Nel post-fermentatore (Ø= 30 m; H = 6 m; Vtotale = 4.239 m3;
Vutile = 3.887 m3; Vstoccaggio biogas = 1.560 m3)
sono attivi due agitatori idraulici ad immersione dalla potenza elettrica installata di 13 kWe (foto a destra), inferiore
rispetto alla potenza complessivamente
installata nel fermentatore primario, dal
momento che in quest’ultimo si ha immissione di materiale “fresco”, da digerire
e necessità di evitare stratificazione del
materiale organico. Oltre a fermentatore e post-fermentatore vi sono da considerare anche la pre-vasca in c.a., con
soletta, per la raccolta e il temporaneo
stoccaggio di eventuali matrici liquide,
quali ad es. effluenti di allevamento non
palabili, nonché del biogas eventualmente prodotto già nella pre-vasca (Ø= 10
m; H = 6 m; Vtotale = 471 m3; Vutile = 432
m3; Vstoccaggio biogas = 39 m3). Infine, la vasca
di stoccaggio del digestato, scoperta, ha
le seguenti dimensioni: Ø= 33 m; H = 6
m; Vtotale = 5.129 m3; Vutile = 4.701 m3. Anche nella vasca di stoccaggio dei residui
della fermentazione è attivo un agitatore
idraulico ad immersione dalla potenza
elettrica installata di 13 kWe.
Tra le attrezzature impiantistiche, è opportuno ricordare il cosiddetto biaccelaratore, il quale effettua un trattamento
fisico-meccanico di sminuzzamento e
sfilacciamento sulle matrici solide in ingresso. Tale attrezzatura è caratterizzata
da un’elevata potenza installata, pari a 90
kWe. Tuttavia tale dotazione appare necessaria per poter massimizzare la produ-
3.680.000
820.000
1.000.000
5.500.000
Particolare dell’interno del post-fermentatore dell’mpianto biogas Società Agricola
Nuova Scala S.r.l.: agitatore idraulico ad
immersione e capriata in materiale plastico per favorire la colonizzazione da parte
dei batteriche ossidano l’H2S a zolfo elementare (es. Thiobacillus spp.) [Foto archivio BTS Biogas srl]
zione di CH4 da sottoprodotti altrimenti
difficilmente utilizzabili come tal quali,
aumentandone di fatto il loro potenziale
metanigeno e permettendo un risparmio
sui successivi consumi elettrici (agitatori
nei fermentatori primario e secondario,
pompe).
Infine, per quanto riguarda gli aspetti economici, l’impianto della Società
Agricola Nuova Scala S.r.l. realizzato a
Mussomeli (CL), avendo ottenuto la qualifica IAFR ed essendo entrato in esercizio commerciale prima del 31 dicembre
2012, gode del precedente sistema incentivante ex L. 23 luglio 2009, n.99, consistente nella tariffa omnicomprensiva pari
a 280 €/MWh, non differenziata a seconda della tipologia di matrici organiche
utilizzate. Il costo complessivo dell’intera opera ammonta a circa 5,5 milioni di
Euro (tabella 3). ●