La filiera del biogas dai rifiuti: un giacimento verde da esplorare

Ecomondo 07 novembre 2014 Walter Giacetti

Scenari di impiego del Biogas: dalla cogenerazione alla possibile produzione e

impiego del biometano per autotrazione

Chi è ETRA S.p.A.:

RD% > 70%

Le politiche energetiche sostenibili di Etra

Il rapporto tra energia elettrica autoprodotta e il consumo interno di elettricità è pari al 22,5%

Energia da fonti rinnovabiliProduzione e consumo

Negli impianti gestiti, Etra produce energia

rinnovabile, in parte destinata

all’autoconsumo, dalle seguenti fonti: - biogas da discarica e da digestione

anaerobica principalmente da rifiuti e fanghi;

- idroelettrico su canali ad acqua fluente; - solare fotovoltaica.

La quantità di energia elettrica autoprodotta

consente di contenere la quantità di energia

acquistata dall’esterno

Produzione di energia rinnovabile da:

• 2 impianti idroelettrici;

• 3 impianti di cogenerazione che sfruttano il biogas prodotto dalla digestione anaerobica di rifiuti e fanghi;

• pannelli fotovoltaici installati sulla sede Etra di Vigonza e all’impianto di fitodepurazione a Teolo.

Le politiche energetiche sostenibili di Etra

Produzione di energia da fonti rinnovabili Etra (kWh) 2013

Carmignano – centrale idroelettrica Camazzole 923.116

Nove – centrale idroelettrica Crosara 803.045

Bassano – generazione elettricità da biogas digestione anaerobica rifiuti organici quartiere Prè 9.843.660

Camposampiero – generazione elettricità da biogas digestione anaerobica rifiuti organici Centro Biotrattamenti

3.214.694

Bassano – generazione elettricità da biogas discarica Pascolara 651.247

Teolo – fitodepurazione Via Trespole – Fotovoltaico 1.634

Vigonza – impianto fotovoltaico sede Etra via Grandi 17.023

totale 15.454.419

Consumo di energia elettrica (Kwh) 2013

Energia elettrica acquistata 68.317.333

Energia elettrica prodotta compreso Fotovoltaico diffuso 13.923.966

Energia elettrica autoprodotta utilizzata 4.990.887

Consumo netto di energia elettrica 73.308.220

Impianti biogas di ETRA S.p.A.

Polo rifiuti di

Bassano del Grappa

Centro

Biotrattamenti di

Camposampiero

� FORSU� Frazione Verde

� FORSU� Fanghi

5,8 Milioni Nm3 biogas /anno

2.5 Milioni Nm3

biogas/anno

New E.B.S.

Etra Biogas

Schiavon

� Effluenti zootecnici� Coltivazioni agricole dedicate

3.2 Milioni Nm3 biogas/anno

New 2014 Discarica

di Campodarsego� Rifiuti non riciclabili

1.750 Milioni Nm3

biogas/anno

Impianto DA di Bassano del Grappa(VI)

PARAMETRI DELL’ATTIVITA’ DEL

DIGESTORE

U.M. VALORE

MATRICE IN INGRESSO FORSU + ton/anno ~ 40,000

PRODUZIONE SPECIFICA

DI BIOGAS

Nm3/tontq 158,9

RESA DELL'IMPIANTO DI

COGENERAZIONE

kWh/Nm3 1,83

POTERE CALORIFICO DEL

BIOGAS

kW/Nm3 6,028

UTILIZZO DEL BIOGAS

PRODOTTO

ai motori % 91,42

alla caldaia % 4,17

in torcia % 3,18

ai bruciatori % 1,23

Cogenerazione a Bassano del Grappa

INDICATORI DI PRODUZIONE DELL’ENERGIA ELETTRICA U..M. VALORE

PRODUZIONE ANNUA 2012 - STIMATA MWh 9.941

PRODUZIONE ANNUA 2011 - CONSUNTIVO MWh 9.723

UTILIZZO ENERGIA ELETTRICA PRODOTTA

2012 TREND

AUTOCONSUMO % 50

CEDUTA IN RETE % 49

CEDUTA A CISP % 1

CEDUTA AL

DEPURATORE% 0

ACQUISTATA IN RETE 2012 TREND MWh 153

STIMA DEL CONSUMO ELETTRICO DEPURATORE BASSANO 2012 TREND MWh 4.121

Sviluppo (autoconsumo energia): Cavidotto per fornire energia al depuratore adiacente 1 km (in fase di allacciamento)

Sviluppo (utilizzo calore): rete di teleriscaldamento locale (non sostenibile economicamente a meno di finanziamenti) o utilizzo industriale per facilitare stripping ammoniaca su digestato liquido e recupero N a solfato di ammonio

STATO ATTUALE STATO DI PROGETTO

Impianto DA di Bassano del Grappa(VI): Upgrading

Considerazioni preliminari

BIOGAS

DEPURAZIONE

PURIFICAZIONE

(UPGRADING)

POST

TRATTAMENTI

BIOMETANO

� compressione� odorizzazione ?� miglioramento parametri combustione

aggiunta di propano, butano,GPL ?

� desolforazione� deumidificazione� depolverazione� rimozione NH3� controllo inquinanti in traccia

� rimozione CO2

CH4 = 90÷98%

CH4 = 50÷70%

Si ipotizza di utilizzare il biometano prodotto dall’upgrading del Biogas per rifornire l’intero parco

mezzi di ETRA S.p.A (450 mezzi dedicati alla raccolta rifiuti) questa è una opzione sostenibile da

un punto di vista economico e molto favorevole da quello ambientale� non solo si riesce a coprire l’intero fabbisogno di carburante aziendale ma vi è anche un

surplus che potrebbe essere venduto o ai consumatori finali oppure ai distributori di metano� si realizza la chiusura completa del ciclo dei rifiuti organici, producendo un vettore energetico e

compost da distribuire in agricoltura

Biometano autoprodotto con la FORSU

Autosufficienza delle flotte

Biometano nella filiera del

Biowaste

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Elaborazione effettuata a livelli

2011 (dati ISPRA) di

intercettazione della FORSU

Assunzione

1 ton FORSU = 120

Nmc Biogas al 60%

di CH4

Tasso di autosufficienza energetica nelle Regioni Italiane

rispetto ai consumi delle flotte dedicate alla raccolta di tutti gli RU

0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%

100%110%120%130%140%150%160%170%180%190%200%

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Tasso di Autosufficienza (assunzione consumo carburante/ab servito = media del campione)

Tasso di Autosufficienza (assunzione consumo carburante/ton RU raccolto = media del campione)

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Quanto Biometano può produrre il gruppo ETRA (impianti esistenti e in progetto)?

Bassano del Grappa Camposampiero EBS

Biogas [Nmc/anno] 5.831.153 2.529.201 3.241.706Contenuto CH4 [%] 60% 60% 52%Biometano [Nmc/anno] 3.428.718 1.487.170 1.651.973Biometano [ton/anno] 2.458 1.066 1.184Gasolio equivalente [litri] 3.195.106 1.385.844 1.539.418

Biogas = 11.6 mln Nmc/anno

Biometano nel Biogas medio = 57%

Nmc/anno Biometano = 6.6 mln Nmc/anno

Gasolio Equivalente (1.3 lt/kg) = 6,1 mln litri/anno

Consumo attuale gasolio flotta* ETRA = 1,7 mln litri/anno

Consumo stimato con totale internalizzazione dei servizi di igiene

urbana = 2.8 mln litri/anno*

* Flotte raccolta rifiuti, spazzamento, macchine operatrici, furgoni e

mezzi per servizio idrico, flotte aziendali utilizzate dai tecnici

Sviluppi a breve termine

Accordo di Collaborazione tra ETRA S.p.A. e RSE

S.p.A. per la sperimentazione di un sistema innovativo

per l’upgrading del biogas:� la tecnologia proposta per la cattura della CO2 si basa

sull’impiego di un sorbente solido costituito

prevalentemente da dietanolammina (DEA) su

supporto di ossido di alluminio (Al2O3)� il processo opera il modalità combinata di

Temperature and Pressure Swing Adsorption

(TPSA)

Centro

Biotrattamenti di

Camposampiero

Processi di upgrading del biogas

Tutte le tecnologie di rimozione della CO2 attualmente disponibili sul mercato danno origine ad • un flusso di un gas ricco di metano (biometano)• un flusso di gas ricco di biossido di carbonio (offgas)

Attività di Ricerca & Sviluppo

In un settore relativamente nuovo come quello del Biometano, l’attività di Ricerca & Sviluppo assume un ruolo estremamente importante, in quanto vengono proposte costantemente nuove varianti dei sistemi di upgrading atte a garantire delle migliori performance e che utilizzo diverse tecnologie.

Sono state contattate per la redazione dello studio di fattibilità più di 40 aziende operanti nel settore del Biometano su scala mondiale per lo più dislocate nel nord

Europa ma anche negli USA e nel Canada (analisi conclusa a luglio 2014)

Diffusione commerciale

Fonte. IEA Bioenergy Task 37 –Gennaio 2014

� Le tecnologie più utilizzate sono Water Scrubber, Lavaggio chimico con solventi organici e

PSA� 49 impianti nel 2006

276 impianti nel 2014� circa il 30% degli impianti tratta 250÷700 Nm3/h di biogas

Analisi Tecnica: Confronto 1/3 I consumi energetici: energia

elettrica

I consumi di energia elettrica per lo più imputabili alla sola fase di compressione sono strettamente

connessi a quella che è la pressione in uscita dall’impianto non solo per il calcolo degli OPEX ma

anche in ottica di una successiva fase di ri-compressione in virtù dei diversi usi del biometano

� I costi d’investimento per un impianto di 657 Nm3/h variano tra poco più 1,6 mln€ fino ad

arrivare a circa 2 mln€ � Dalla ripartizione percentuale delle singole voci di costo appare evidente come i maggiori costi

di gestione sono imputabili ai consumi di energia elettrica, i costi di tutte le tecnologie sono

compresi tra i 4 -15 €/cent Nmc Biometano * (escluso costo del personale)

Analisi Economica

• L’upgrading del BM appare fattibile tecnicamente ed economicamente sostenibile grazie anche agli incentivi (CIC) introdotti per il raggiungimento degli obiettivi europei sui biocombustibili

• La produzione e utilizzo del BM per alimentare i mezzi adibiti alla raccolta rifiuti è caratterizzato da enormi vantaggi in termini di riduzione dei gas climalteranti (la CO2 prodotta è di origine biogenica)

• IL BM è un combustibile pulito ed è caratterizzato da bassissime emissioni inquinanti (Polveri sottili, etc)

• Lo studio energetico dimostra che la frazione organica raccolta (con un tasso di RD=70%) genera una quantità di BM addirittura esuberante ad alimentare tutte le flotte destinate alla raccolta dei RU (consentendo di sostituire oltre 4 mln di litri di gasolio/anno contro un consumo attuale di meno di metà garantendo quindi un esubero di circa il 50% del BM rispetto alle necessità)

Conclusioni

Biometano nella filiera del

Biowaste

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Conclusioni (Ecomondo novembre 2013)• Le prospettive di produzione di biometano da FORSU (fino a 0,7 Gm3/anno)

rappresentano un importante contributo al raggiungimento degli obiettivi definiti dalla direttiva 2009/28.

� L’analisi delle quantità di biometano ottenibili dalla DA della FORSU, attraverso upgrading del biogas, porta a scenari di ampia autosufficienza maggiormente accentuati nei contesti dove sono stati raggiunti gli obiettivi di legge sulla RD previsti dal d.lgs 152/06 attraverso raccolte differenziate integrate anche domiciliari.

� La progressiva conversione di flotte aziendali da combustibile tradizionale a biometano rappresenta un interessante scenario per il settore delle aziende in particolare quelle che gestiscono il ciclo integrato dei rifiuti urbani (raccolta e trattamento).

� La definizione della legislazione tecnica e degli incentivi economici sono il presupposto fondamentale per promuovere la diffusione del biometano.

Walter Giacetti (w.giacetti@etraspa.it)Responsabile Area Ricerca Innovazione e Sviluppo Lab. Compliance

Ambientale- ETRA S.p.A.

Etra S.p.A. - Energia Territorio Risorse Ambientali

Sede legale: Bassano del Grappa (VI)

Sede amministrativa: Via del Telarolo, 9 - 35013 Cittadella (PD)

E-mail: info@etraspa.it