Recupero di energia da fonti rinnovabili

Convegno MatER 15-16 Maggio 2013
TECNOLOGIE E TENDENZE PER IL
RECUPERO DA RIFIUTI
Recupero di energia da fonti rinnovabili:
la valorizzazione della frazione biodegradabile
del rifiuto di matrice organica
Dott. M. Bartoli
15 Maggio 2013
Il Gruppo HERA: Energia elettrica da fonti rinnovabili
HERAmbiente S.p.A. nel corso del 2011 ha recuperato
circa 7000 MWh di energia attraverso digestione
anaerobica dei rifiuti organici
9,8%
0,9%
Termovalorizzazione
1,4%
1,9%
Biogas discarica
Biogas Digestori
Biogas Depuratori
Centrali Biomassa
Fotovoltaico
Idroelettrico
24,7%
61,1%
Recupero dei rifiuti organici
Il “progetto biodigestori”
PROCESSO DI
COMPOSTAGGIO INTEGRATO
AEROBICO/ANAEROBICO CON
PRODUZIONE DI ENERGIA
PROCESSO DI
COMPOSTAGGIO
AEROBICO CLASSICO
STOCCAGGIO
RIFIUTI IN INGRESSO
STOCCAGGIO
RIFIUTI IN INGRESSO
TRITURAZIONE/
MISCELAZIONE
TRITURAZIONE/
MISCELAZIONE
DIGESTIONE
ANAEROBICA
Aria
OSSIDAZIONE
AEROBICA E
MATURAZIONE
Aria
OSSIDAZIONE
AEROBICA E
MATURAZIONE
RAFFINAZIONE
FINALE
RAFFINAZIONE
FINALE
Compost
di qualità
Compost
di qualità
Biogas
RECUPERO
ENERGETICO
Energia
elettrica
L’impianto di compostaggio di Lugo – Voltana (RA)
Autorizzazione Integrata Ambientale Provvedimento n. 3381 del 12/10/2012 e s.m.i.
Provvedimento di Autorizzazione Unica n. 3384 del 12/10/2012 ai sensi dell’art. 12 del D.
Lgs. 387/03 per la realizzazione e gestione della sezione di recupero energetico del biogas e delle
relative opere di connessione
CAPACITA’ DI TRATTAMENTO: 60.000 tonn/anno (R3) e 9.000 tonn (R13)
RIFIUTI TRATTATI: .
FORSU - frazione organica dei rifiuti solidi urbani raccolta in maniera differenziata dì provenienza
alimentare domestica e mercatale, rifiuti agroalimentari provenienti dal settore agroindustriale,
altri rifiuti organici di origine vegetale e animale;
Verde e legno - scarti ligneocellulosici provenienti da RD e dalle attività di manutenzione del
verde pubblico e privato e dagli scarti ligneocellulosici naturali;
Fanghi di depurazione acque reflue urbane e assimilate e di origine agroalimentare.
LINEE DI PRODUZIONE:
Produzione compost di qualità (LINEA ACM)
Produzione di biostabilizzato da Fanghi (LINEA CFS)
Produzione di biomassa ligneocellusica (LINEA BIOMASSA)
Il processo di digestione anerobica “a secco”
impiego diretto di rifiuti solidi tal quali;
tecnologia basata su un processo monostadio di tipo batch;
Il processo sfrutta più digestori in batteria (10 celle), caricati e svuotati a precisi
intervalli di tempo e gestiti in modo sfasato tra loro, garantendo così la continuità del
trattamento di digestione e la produzione costante di biogas;
dimensione cella: 6.90 x 30.00 m - H = 5.00 m
tempo di ritenzione biomassa in fase di digestione: ≥25 gg
Condizioni di processo
Il processo di degradazione biologica della biomassa e della conseguente produzione di biogas
avviene attraverso idrolisi e acidificazione, acetogenesi e metanogenesi della materia
organica;
condizioni di mesofilia (37°40°C);
Le condizioni di umidità costante del substrato sono garantite dal ricircolo dei liquidi di
percolazione generati dal processo stesso.
Il ricircolo del percolato, inoltre consente la regolazione della temperatura del substrato e
l’eventuale aggiunta, se necessario, di additivi per il controllo e l’ottimizzazione del processo;
Il mantenimento della temperatura durante il processo è garantito mediante un sistema di
riscaldamento del fondo e delle pareti del digestore che sfrutta il calore generato dal sistema
di cogenerazione.
Produzione e trattamento del biogas
Composizione biogas: mediamente il tenore di metano nel biogas prodotto si attesta sul 55-60%;
Produzione specifica: c.a. 90-100 Smc/t di FORSU in ingresso
CURVA PRODUZIONE BIOGAS:
tempo ritenzione miscela in cella di digestione - 35 gg
18000
16000
14000
mc
12000
10000
8000
6000
4000
2000
0
1
3
5
7
9
11
13
15
17
19
21
23
25
27
29
31
33
35
Sistema di supervisione e controllo - Fermentatore
Gestione della fase di carico/scarico digestori
OBIETTIVI
- evitare la formazione di miscele esplosive;
- garantire la sicurezza degli operatori durante le operazioni di carico/scarico;
- contenere le emissioni diffuse di sostanze odorigene;
MODALITA’ OPERATIVE
evacuazione del biogas residuo in condizioni di sicurezza attraverso lavaggio con i gas di
scarico del motore ricchi in CO2; l’aria aspirata viene avviata alla Torcia;
afflusso continuo di aria fresca all’interno del digestore stesso al fine di evitare il ristagno
di cattivi odori all’interno del digestore. L’aria aspirata in questa fase viene di norma
avviata ai biofiltri
Sfruttamento energetico del Biogas
Unità di trattamento biogas:
deumidificazione, compressione, filtrazione su
carboni attivi (H2S < 1,5 % vol)
potenza elettrica installata 998 kw (2
moduli da 499 cadauno)
Unità di produzione energia installate all’interno
di un locale chiuso dedicato
Produzione energia elettrica stimata: 8.000
MWh (consumi ausiliari 8%)
Recupero di calore per riscaldamento
digestori/percolato, locali tecnici, palazzina
uffici, essicazione biomassa ligneocellulosica e
sovvalli
Gestione delle emergenze: Torcia a fiamma
libera
Emissioni in atmosfera motori endotermici
Concentrazione inquinanti (mg/Nm3):
media
limiti (DM 5/2/98)
- HCl
1,4
10
- HF
0,18
2
- COT
27
150
- NOx 358
450
- CO
500
52
Sistema CLAIR per riduzione emissioni di
CH4, CO, e NMHC
Schema a blocchi del processo produttivo – Linea ACM
PRETRATTAMENTO
DIGESTIONE
ANAEROBICA
TRATTAMENTO
AEROBICO
RAFFINAZIONE
FINALE
Fase di biossidazione accelerata
Miscela da sottoporre a biossidazione: digestato, strutturante ed eventualmente fanghi
Insufflazione aria sotto cumulo
Bagnatura del materiale con acque di recupero o eventualmente percolato
Controllo dell’umidità e della temperatura di processo
Tempo di permanenza: >21 gg compreso fase di maturazione secondaria
Raffinazione finale – Linea ACM
Il recupero del Biostabilizzato
Riferimento normativo: DGR 1776/06
Condizioni di processo:
- Igienizzazione (55°C per 3 gg)
- Durata stabilizzazione: min 21 gg
- Vagliatura finale 50 mm
Utilizzi ammessi:
- Copertura giornaliera discariche (R11)
- Copertura definitiva discariche (R10)miscelato al 50% con terreno solo nei primi
50 cm dello strato superficiale della copertura
Caratteristiche chimico-fisiche
Biomassa ligneocellulosica
La biomassa ligneocellulosica ottenuta dal trattamento di frazioni ligneocellulosiche da Raccolta
Differenziata di rifiuti urbani ovvero da altri flussi analoghi provenienti da operazioni di
manutenzione verde pubblico/privato e agricolo, cessa la qualifica di rifiuto ai sensi dell'art.
184-ter, comma 3) del D. Lgs. n. 152/2006 e smi
La linea di produzione biomassa ligneocellulosica
Biomassa
Biomassa combustibile
Materiale per la
produzione di pannelli
Sopravaglio
Materiale per la
produzione di pellet
Materiale per la
pacciamatura
Essiccazione
Potature
Max 35.000 t
Triturazione
Deferrizzazione
e Vagliatura
grossolana
(D 20/80 mm)
Sottovaglio
Materiale per biofiltri
Materiale per
ammendanti
Sopravaglio
Vagliatura
fine
(D 6-10 mm)
Sottovaglio
Strutturante
a linea
ACM/CFS e
CFS da
Fanghi
Il contenimento delle emissioni odorigene
Sezioni di ricezione e pretrattamento rifiuti
in ambienti chiusi mantenuti in depressione
La fase di digestione anaerobica avviene in
reattori chiusi e a tenuta dotati di sistema di
captazione del biogas;
Sezione di biossidazione accelerata in
ambienti chiusi mantenuti in depressione
L’aria captata viene avviata a trattamento in
biofiltri
Maturazione secondaria e raffinazione
sotto tettoia parzialmente tamponata
Bilancio di gas serra
Assunzioni:
Il carbonio organico contenuto nei rifiuti è stato rimosso dall’atmosfera tramite fotosintesi e
in condizioni naturali ritornerebbe in atmosfera sotto forma di CO2. Pertanto
convenzionalmente si assume che la CO2 derivante da combustione/degradazione del
carbonio organico non contribuisca all’effetto serra.
- Emissioni dirette non considerate: Emissioni CO2 da compostaggio e da combustione
biogas
- Emissioni dirette considerate: Emissioni di gas serra da macchine operatrici
- Emissioni indirette considerate:emissioni relative all’evitato utilizzo di combustibili fossili
per produrre l’energia elettrica producibile dalla sfruttamento del biogas, emissioni relative
al consumo di combustibili fossili per produrre l’energia consumata dal processo
Risultati:
Processo aerobico: + 0.024 tonn CO2eq/tonn rifiuti in ingresso
Processo integrato anaerobico - aerobico: - 0.047 tonn CO2eq/tonn rifiuti in ingresso
Coerenza del progetto con norme di settore
D.A.L. 51 del 26/07/2011 - Individuazione delle aree e dei siti per l'installazione di
impianti di produzione di energia elettrica mediante l'utilizzo delle fonti energetiche rinnovabili
eolica, da biogas, da biomasse e idroelettrica.
L’impianto è localizzato in aree considerate IDONEE
D.G.R. 1495 del 24/10/2011 – Criteri tecnici per la mitigazione degli impatti ambientali
nella progettazione e gestione degli impianti a biogas
Il progetto proposto rispetta i criteri tecnici definiti per mitigare gli impatti riconducibili ai
seguenti aspetti:
- Emissioni in atmosfera
- Rumore;
- Traffico veicolare;
- Utilizzazione energetica del biogas