L`impianto di essiccazione

Università degli Studi di Udine
Dipartimento di Scienze Agrarie ed Ambientali
Info Biogas
Montichiari 28/01/2011
BIOdry: Analisi e valutazione di dati tratti
dall’impianto di essiccazione Andretta
proff. Chiumenti Alessandro, Chiumenti Roberto
La digestione anerobica
VANTAGGIO AMBIENTALE:
maggiore sostenibilità ambientale,
riduzione delle emissioni di gas ad effetto serra,
riduzione degli odori,
riduzione degli effetti di fitotossicità e carica patogena.
VANTAGGIO ECONOMICO:
Conto Energia.
La digestione anaerobica non determina una riduzione del
contenuto di azoto
In molti casi è necessario ricorrere a sistemi di abbattimento a
valle dell’impianto di biogas
Chiumenti A.
Chiumenti R. 2
La digestione anerobica
Nell’ambito del progetto di ricerca RiduCareflui, finanziato dalla Regione
Veneto e coordinato da Veneto Agricoltura
Agricoltura, si sta conducendo un
monitoraggio delle tipologie di trattamento degli effluenti di allevamento
ritenute più significative, nell’ottica del rispetto della Direttiva Nitrati.
Le soluzioni offerte sono molteplici e possono essere ricondotte a
Tecnologie “distruttive”;
Tecnologie “conservative”.
L’essiccazione del digestato può essere considerata un processo
“conservativo”, dal momento che I nutrienti vengono conservati negli
output del sistema, rappresentati da una matrice organica essiccata e da
una soluzione di solfato d’ammonio.
È stato posto a monitoraggio il primo impianto di essiccazione a scala
reale realizzato in Italia.
Chiumenti A.
Chiumenti R.
3
L’impianto oggetto del monitoraggio
Azienda Agricola sede delle prove
670 bovini all’ingrasso
4 stalle e 1 infermeria
Produzione: 1.500 capi all’anno
Superficie agricola: 86 ha
Chiumenti A.
Chiumenti R.
4
L’impianto di biogas
Impianto di digestione anaerobica a liquami bovini e biomasse
(800 kWe)
Chiumenti A.
Chiumenti R.
5
Digestato
essiccato
Trattamento
aria
L’impianto di
essiccazione
L’essiccazione del digestato
viene effettuata utilizzando
un sistema a doppio nastro
attraversato da un flusso
d’aria calda
Impianto di
essiccazione
Nastro forato
Impianto di
essiccazione
Coclea di carico
Chiumenti A.
Chiumenti R.
6
5)Serbatoio per il
materiale essiccato
2) Estremità batteria
e cambio livello
8) Coclea di
miscelazione
6) Coclea di scarico
dalla coclea inclinata
7) Coclea di carico della coclea di
miscelazione n°8
3) Coclea
di raccolta
4) Coclea inclinata
1) Coclea di distribuzione
Chiumenti A.
Chiumenti R.
7
L’impianto di essiccazione
Chiumenti A.
Chiumenti R.
8
Ventilatori
Aria trattata
Scambiatori
aria-acqua
Per incrementare la resa evaporativa l’aria viene prepre-riscaldata mediante l’utilizzo di
scambiatori aria/acqua e mediante il recupero dei fumi di scarico dei cogeneratori
cogeneratori..
Chiumenti A.
Chiumenti R.
9
Lavaggio
acido
Camera di
essiccazione
Ventilatori
Aria trattata
L’aria esausta dall’essiccazione viene sottoposta a lavaggio con acqua acidificata, con
produzione di solfato di ammonio.
ammonio. Il sistema è confinato e mantenuto in depressione da
ventilatori estrattori montati sui camini.
camini.
Chiumenti A.
Chiumenti R.
10
Bilancio di massa
senza essiccazione
Separato
liquido
SEPARATORE
L/S
Separato
solido
Digestato
Liquami
5.00 t/giorno
Digestato
2.68 t/giorno
IMPIANTO
BIOGAS
Biomasse
34.20 t/giorno
Output :
24.32 t
di digestato
Digestato
STORAGE
Output
24.32 t/day
2.68 t solidi
Totale: 27.00 t
Digestato per utilizzo
agronomico
Chiumenti A.
Chiumenti R.
11
Bilancio di massa
Separato
liquido
SEPARATORE
L/S
Digestato
essiccato
Digestato
IMPIANTO
DI BIOGAS
Separato
solido
Digestato
1,17 t/giorno
Liquami
5,00 t/giorno
Digestato
Biomasse
34,20 t/giorno
DRYING
12,60
t/giorno
Solfato
d’ammonio
Digestato da
gestire:
0,30 t/giorno
Digestate
STORAGE
Output
14,40 t/giorno
Digestato per utilizzo
agronomico
14,40 t/giorno
(53,3%)
Invece di
27,00 t/giorno
Chiumenti A.
Chiumenti R.
12
Bilancio di massa
DIGESTIONE
ANAEROBICA
DIGESTATO
53% MASSA
53% N
DIGESTATO
100% MASSA
100% N
DIGESTATO
47% MASSA
47% N
DRYING
SYSTEM
DIGESTATO
ESSICCATO
4% MASSA
STOCCAGGIO
ACQUA EVAPORATA
42% MASSA
SOLFATO
D’AMMONIO
1% MASSA
Chiumenti A.
Chiumenti R.
13
Caratteristiche dei prodotti
N-NH4+ (g/kg)
TKN
(g/kg)
Massa
volumica
(kg/l)
7.7-8.0
3.4
6.3
1.0
77-80
n.d.
n.d.
26.0 - 31.0
0.3
n.d.
2.9-3.2
31.0-124.0
31.0-124.0
1.1 - 1.2
ST
(%)
SV
(%ST)
pH
Digestato
(input essiccazione)
8.5-8.9
80-89
Solido essiccato
89.0 - 96.0
Solfato d’
d’ammonio
(soluzione 35%)
n.d.
Chiumenti A.
Chiumenti R.
14
Carico giornaliero e consumo energetico
20
FEBBRAIO (NO FUMI)
MAGGIO (CON FUMI)
GIUGNO (CON FUMI)
LUGLIO (CON FUMI)
LUGLIO (NO FUMI)
AGOSTO (CON FUMI)
SETTEMBRE (CON FUMI)
OTTOBRE
NOVEMBRE
MEDIA (CON FUMI)
MEDIA (SENZA FUMI)
18
CONSUMO ENE
ERGETICO (kWh/m3)
16
14
12
Dati rilevati nel periodo
maggio – dicembre 2010
Carico medio
10,4 m3/giorno
10
Consumo energetico medio
8
8,5 kWh/m3
6
4
2
0
0
5
10
15
20
25
3
INPUT ESSICCATORE (m /giorno)
Chiumenti A.
Chiumenti R.
15
Monitoraggio delle emissioni
Analizzatore
Bruel & Kjaer
Chiumenti A.
Chiumenti R.
16
Monitoraggio delle emissioni
60
3
NH3 (mg/m )
57
54
50
02-feb
03-feb
17-feb
08-giu
40
30
20
10
11
11
0
I risultati del monitoraggio (ancora in atto e che verrà esteso alla sola
essiccazione dei solidi separati) indicano un efficace abbattimento delle emissioni
di ammoniaca (fino al 90%) con scrubber a potenzialità massima, ottenendo
concentrazioni di ammoniaca nell’aria in uscita accettabili di 11 mg/m3 , contro
valori massimi rilevati dell’ordine di 50 mg/m3 con minore utilizzo di acido
solforico.
Chiumenti A.
Chiumenti R.
17 17
CONCLUSIONI
Valutazione tecnica
Le emissioni di ammoniaca risultano accettabili con scrubber a funzionalità
massima
Potenzialità media:
media 10 t/giorno di digestato affluente
Spesa energetica pari a 8.5 kWh/m3 di digestato affluente: si tratta di valori
accettabili
Costo acido solforico:
solforico 1-2 Euro/m3 digestato affluente
Possono essere valutati positivamente a fronte della vendita del materiale
solido essiccato e del solfato ammonico, al di là delle valutazioni in ordine
alla gestione aziendale dell’azoto.
Se il prodotto essiccato è facilmente inseribile sul mercato, lo stesso non si
può dire per il solfato ammonico, non ancora facilmente collocabile, anche se
il pH acido non risulta fattore limitante all’utilizzo agronomico sui terreni
tendenzialmente basici della pianura padana.
Chiumenti A.
Chiumenti R.
CONCLUSIONI
In definitiva, i rilievi sperimentali effettuati evidenziano l’interesse che la
tecnologia di essiccazione del digestato con complessazione dell’azoto può
avere per gli impianti biogas ubicati nelle zone vulnerabili da nitrati.
La soluzione è di tipo “conservativo”: non determina una riduzione dell’azoto,
ma una sua valorizzazione per una più facile dislocazione extra aziendale: la
concentrazione dell’azoto nel digestato secco e nel solfato d’ammonio
rappresenta un vantaggio in termini di riduzione dei costi di trasporto,
garantendo la trasferibilità dei prodotti in aree non vulnerabili.
I fattori limitanti sono la possibilità di trattamento solo parziale del digestato,
la non facile collocazione del solfato d’ammonio e la non chiara definizione
normativa dei prodotti ottenuti.
Solo la pubblicazione di norme specifiche in materia può dare una spinta
all’adozione di questa o altre tecnologie di trattamento.
Chiumenti A.
Chiumenti R.
19 19
Grazie per l’attenzione!
[email protected]
Chiumenti A.
Chiumenti R.
20 20