Situazione e prospettive delle tecnologie per la

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Convegno
Situazione e prospettive
delle tecnologie per la
valorizzazione energetica
della pollina
Pollina e energia :
un binomio strategico
per le aziende avicole
Cremona, 6 Marzo 2014
Sergio Piccinini
Centro Ricerche Produzioni Animali
Reggio Emilia
Convegno, Cremona, 6 marzo 2014
Pollina e energia: un binomio strategico per le aziende avicole
I
Centro Ricerche Produzioni Animali – C.R.P.A. S.p.A.
Effluenti avicoli: pollo da carne
Unità di
misura
Corsia di
abbeverata
Corsia di
alimentazione
Corsia di
smistamento
Media
[-]
7,7 ± 1,0
7,8 ± 0,6
8,0 ± 0,7
7,9 ± 0,5
Sostanza secca
(ST)
[g/kg tq]
574 ± 160
772 ± 76
649 ± 114
659 ± 89
Sostanza organica
(SV)
[g/kg tq]
459 ± 125
632 ± 73
509 ± 93
546 ± 78
[mg/kg tq]
33.406 ± 8.266
45.184 ± 4.440
36.228 ± 6.366
37.394 ± 4.973
[%ST]
5,9 ± 0,8
6,0 ± 0,7
5,9 ± 1,0
5,7 ± 0,6
5.798 ± 2.635
4.277 ± 1.626
5.392 ± 1.745
5.000 ± 1.235
19,8 ± 12,8
9,6 ± 3,9
15,5 ± 6,5
14,5 ± 5,2
[mg/kg tq]
27.607 ± 10.195
40.907 ± 4.978
30.836 ± 6.944
32.553 ± 5.744
[%NTK]
80,1 ± 12,8
90,3 ± 3,9
84,4 ± 6,5
85,5 ± 5,1
Parametro
pH
Azoto totale (NTK)
Azoto ammoniacale [mg/kg tq]
(NH4)
[%NTK]
Azoto organico
(Norg)
Produzione sostanza secca:
5,5 kg ST/posto/anno (17% ceneri – 83% SV)
I
Effluenti avicoli: ovaiole
Parametro
pH
ST
SV
NTK
N-NH4+
Unità misura
[-]
[g/kg tq]
[%tq]
[g/kg tq]
[%ST]
[mg/kg tq]
[%ST]
[mg/kg tq]
[%NTK]
Nastro non ventilato
Tunnel essiccazione
7,1±0,2
7,7±0,7
347±74
35±7,4
243±48
70±2,1
22151±4047
6,4±0,4
2946±529
14±3,2
730±151
73±15,1
503±103
69±2
36980±6755
5,1±0,4
2175±997
6±4
10,5 kg ST/posto/anno (25-30% ceneri, 70-75% SV)
I
Effluenti avicoli: tacchini
Parametro
pH
ST
SV
NTK
N-NH4+
Unità misura
[-]
[g/kg tq]
[%tq]
Lettiera tacchino
[g/kg tq]
[%ST]
[mg/kg tq]
[%ST]
[mg/kg tq]
[%NTK]
434±9,8
81±1,2
20598±1082
3,8±0,2
5256±455
25,6±2,5
8,4±0,2
536±10
53,6±1
15,5 kg ST/posto/anno (19% ceneri – 81% SV)
I
La pollina come combustibile
Fonte
I
Tipologie di impianti termochimici
• impianti di combustione
• impianti di gassificazione
• impianti di pirolisi
I problemi di base sono i seguenti:
• effettiva disponibilità delle tecnologie e loro
affidabilità
• utilizzo dell’energia (= sua valorizzazione)
I
Tipologie di impianti termochimici:
confronto rese energetiche
Fonte
Combustione
EP=100
EP=100
Vapore
SYNGAS
Turbina + generatore
EE = 12/18
ET = 0-70
I
Pirolisi
Gassificazione
Motore + generatore
EE = 25/35
ET = 25-55
Tipologie di impianti termochimici
Per Effluenti avicoli
Impianti di combustione
Tecnologia matura
Effettiva disponibilità
Costi di investimento
significativi - effetto di scala
Impianti di gassificazione/pirolisi
tecnologia emergente
scala pilota/dimostrativa
sistemi non pienamente industrializzati
fornitori non in grado di assicurare prestazioni
I
Combustione: il problema delle emissioni
Vanno rispettati dei precisi limiti che riguardano
• polveri
• ossidi di azoto
• altri composti
NELLE CONDIZIONI CONTRATTUALI DEVE ESSERE
INCLUSO IL RISPETTO DEI LIMITI DI EMISSIONE NELLE
DIVERSE CONDIZIONI DI FUNZIONAMENTO
ATTENZIONE ALLE CARATTERISTICHE QUALITATIVE DEI
PRODOTTI CONFERITI PER LA VALIDITA’ DELLE GARANZIE
I
Combustione: numero minimo di animali
Per impianti da 6 MWt installati occorrono:
- circa 2.000.000 posti pollo carne
- circa 700.000 posti tacchino
- circa 1.000.000 posti ovaiole
I
Prove co-combustione di lettiere avicole presso
impianto combustione biomasse Tampieri Energie
Circa
100 MWt
I
Prove co-combustione di lettiere avicoli
presso Tampieri Energie
Sono state condotte due prove di 3 giorni ciascuna
in due annualità in cui al tradizionale combustibile
(Farina di vinacciolo, farina animale e vinaccia
umida esausta) sono state sostituite diverse aliquote
di lettiera avicola:
1a annualità
In peso
In ST
In peso
In ST
1° giorno
5%
3%
14%
10%
2° giorno
10%
6%
18%
12%
3° giorno
15%
10%
23%
16%
I
2a annualità
presso Tampieri Energie
Per ogni giornata di prova sono state misurate:
- caratteristiche chimiche delle biomasse utilizzate
(macro e microelementi);
- emissioni al camino (NOx, polveri, HCl, SOx,
PCB, IPA, metalli);
- caratteristiche chimiche ceneri pesanti (della
camera di combustione) e leggere (dei fumi) per la
determinazione di: micro e macroelementi, solfati,
PCB, IPA);
- analisi della fusibilità e degli eluati delle ceneri.
I
presso Tampieri Energie: Risultati
•le performances produttive dell'impianto sono
risultate in linea con il periodo preso a riferimento;
•non sono state rilevate incrostazioni della camera di
combustione;
•le emissioni in atmosfera sono state controllate dal
sistema di abbattimento presente in impianto e sono
risultate entro i limiti prescritti;
•vapori di diossine, furani ed IPA sono risultati
leggermente superiori agli standard aziendali ma
notevolmente inferiori ai limiti normativi.
I
Esempio gassificatore a cippato di legno
Investimento
14 milioni €
2360 kg/ora
di cippato di
legno
2 MWe +
4,5 MWt
I
Esempio gassificatore a cippato di legno:
Campo Tures (BZ)
I
Il biogas agro-zootecnico in Italia a fine 2012 (CRPA 02/2013)
756 MWe
Andamento del
numero di impianti
biogas
Ripartizione per tipologia
di alimentazione
I
BMP- Potenziale metanigeno della pollina di ovaiole
ST (gr/kg)
SV (gr/kg)
[Nm3 biogas/t SV]
Pollina ovaiole
345,94
212,03
417,0
217,9
Pollina ovaiole
326,85
204,06
576,9
Pollina ovaiole
632,98
287,31
Pollina ovaiole
313,64
Pollina ovaiole
SMeq
[Nm3 CH4/t tq]
52
0,42
46,2
371,2
64
0,68
75,8
343,6
194,9
57
0,51
56,0
205,78
525,4
346,2
66
0,64
71,2
299,78
206,51
544,2
329,4
61
0,61
68,0
Pollina ovaiole
332,92
225,37
559,6
358,3
64
0,73
80,8
Pollina ovaiole
307,37
190,19
612,5
398,5
65
0,68
75,8
Pollina ovaiole
473,51
316,28
527,7
309,5
59
0,88
97,9
Media
379,12
230,94
513,36
315,74
61
0,64
71,46
Pollina ovaiole essiccata
925,62
690,05
406,5
228,9
56
1,42
158,0
matrice
I
[Nm3 CH4/t % CH4 SV]
BMP- Potenziale metanigeno della lettiera avicola
3
Matrice
ST SV [Nm3biog [Nm CH4
(gr/kg) (gr/kg) as/tSV]
/tSV]
% CH4
SMeq
Lettiera avicola
697,3
490,6
487,0
290,2
60
1,28
142,3
Lettiera avicola
712,4
607,2
480,4
283,2
59
1,55
172,0
Lettiera avicola
606,3
517,5
319,5
186,4
58
0,87
96,4
Lettiera avicola
779,9
644,0
503,6
297,5
59
1,73
191,6
Lettiera avicola
673,0
561,5
541,1
320,3
59
1,62
179,8
Lettiera avicola
372,1
289,1
487,8
304,5
62
0,79
88,0
MEDIA
640,2
518,3
469,89
280,3
60
1,31
145,0
I
3
[Nm CH4
/t tq]
Un esempio di impianto biogas agro-zootecnico che usa pollina:
effetto della pollina sul processo
I
Un altro esempio di impianto biogas agro-zootecnico
che usa pollina: effetto della pollina sul processo
I
Matrice
COV
(%)
Peso
(%)
Resa in
biogas
(m3/tSV)
Resa in
metano
(m3/tSV)
Radice di barbabietola
Liquame bovino
Pollina ovaiole
53,4
17,9
28,7
58
30
12
598
382
Prova in
reattore
pilota di
codigestione
con pollina
ovaiole
I
Esempio impianto di co-digestione con pollina operativo
Potenza CHP:
999 kWe
Vasca idrolisi 416 m3
Digestore 2814 m3
Post-digestore 3746 m3
I
Razione giornaliera media: dati BTS
Substrato Pollina Insilato di mais Insilato di sorgo Insilato di triticale Liquame suino Sottoprodotti (melasso, crusca..)
Totale Carico giornaliero di SV Produzione EE (kWh/giorno) Input medio (Apr‐Giug) (t/giorno)
24,8
20,9
5,9
1,9
60,9
4,3 Input medio (Lug‐Sett) (t/giorno)
26,5 19,9 6,4 3,9 83,1 3,4 Input medio (Ott‐Dic) (t/giorno)
30,6
29,8
‐
1,9
74,3
2,5 118,7
18,9
23.421 143,2
17,7 22.972 139,1
18,8
23.320 Convegno, Cremona, 6 marzo 2014
I
Andamento solidi totali,
ione ammonio
e conducibilità
nel digestore
e nel post-digestore (Dati BTS)
I
Esempi impianti di co-digestione con pollina
Provincia di Ravenna
Alimentazione: 94 t/d di pollina+liquame suino+insilati
+sottoprodotti
Potenza CHP: 999 kWe
Dimensione: 2 digestori da 5000 m3 ciascuno
Rimozione azoto: SBR + essiccamento
frazione solida digestato
Provincia di Cremona
Alimentazione: 78 t/d di pollina+insilati+liquame suino
+sottoprodotti
Potenza CHP: 999 kWe
Dimensione: 2 digestori da 4300 m3 ciascuno
Rimozione azoto: SBR + strippaggio
I
Impianto in Provincia
di Ravenna
Alimentazione Anaerobico
pH
-
S.T.
g/Kg
S.V.
g/Kg
S.V. / S.T.
%
C OD
g/Kg
N totale
g/Kg
N organico
g/Kg
+
NH4 - N
g/Kg
P totale
g/Kg
Dati:
MEDIA
DEV. ST.
7,37
86,77
62,50
0,74
99,34
6,51
2,59
3,62
1,43
0,76
14,17
12,11
0,04
9,39
1,41
0,63
0,97
0,10
I
Pulper
Esempio impianto di digestione pollina
in avviamento
Alimentazione :
3000 t/a pollina ovaiole + 4000 t/a liquame bovino +
15000 t/a lettiera broiler e tacchini + 24000 t/a acqua
2 digestori da 3500 m3 ciascuno
1 post-digestore da 3500 m3
1 vasca stoccaggio coperta da 3500 m3
4800 m2 superfice impianto trattamento digestato
Essiccamento finale
1 CHP 999 kWe
I
Esempio impianto di co-digestione pollina
in Slovenia
Avviamento Estate 2012
2 digestori orizzontali 2280 m3 x 2
1 post digestore 4800 m3
1 CHP 1 MWe
Post trattamento digestato: strippaggio
per evaporazione sottovuoto
Alimentazione (50 t/d):
Pollina (55%)+silomais+fango di flottazione
macello avicolo+acqua
I
Essiccazione Digestato
Digestore anaerobico
Impianto essiccazione digestato
Digestato
Scrubber
Aria con
ammoniaca
Frazione
essiccata
I
Fertilizzante
azotato
liquido
Fertilizzante
organico
Essiccazione Digestato: bilancio azoto imp. Biogas 1 MWe ,
Eff.zoot. (30%) + (70%) colture energetiche, 19000 t digestato/anno
3,10%
21,30%
N nel fertil.
liquido
N nel digestato
non essiccato
55,30%
20,30%
N nel fertil.
organico
essiccato
I
Nitrogen stripped
Nitrogen in dried digestate
Nitrogen in liquid digestate
Ammonia emission in air
LETTIERA AVICOLA ESAUSTA = OTTIMA BASE ORGANICA
PER LA PRODUZIONE DI FERTILIZZANTI ORGANICI
1. TRATTAMENTO COMBINATO CON ALTRI
SCARTI ORGANICI SELEZIONATI
Aggiunta del 20-30% in miscele di scarti organici vari in
IMPIANTI DI COMPOSTAGGIO con PRODUZIONE DI
AMMENDANTI ORGANICI.
Arricchimento in N e P del prodotto finito.
2 . TRATTAMENTO IN “PUREZZA”
TRATTAMENTO SEMPLIFICATO IN IMPIANTI DEDICATI
(“compostaggio statico ad aerazione passiva”) con
produzione di CONCIMI ORGANICI NP
I
Conclusioni
•Attualmente la “valorizzazione
energetica” degli effluenti avicoli è
praticabile con la co-combustione e/o la
co-digestione anaerobica (in crescita)
assieme ad altre biomasse.
•Ricordiamoci sempre la già collaudata
e praticabile “valorizzazione di materia”
con la produzione di fertilizzanti
organici NP .
I
Grazie per l’attenzione
Convegno
Pollina e energia :
un binomio strategico
per le aziende avicole
Cremona, 6 Marzo 2014
www.crpa.it
[email protected]
I
Centro Ricerche Produzioni Animali – C.R.P.A. S.p.A.

Situazione e prospettive delle tecnologie per la

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