“GESTIONE DEI REFLUI ZOOTECNICI, DIGESTIONE ANAEROBICA E RECUPERO DEL BIOGAS” Claudio Fabbri, Sergio Piccinini Centro R

1. UNACOMA Bologna, 27 Aprile 2006 “GESTIONE DEI REFLUI ZOOTECNICI, DIGESTIONE ANAEROBICA E RECUPERO DEL BIOGAS” Claudio Fabbri, Sergio Piccinini Centro Ricerche Produzioni Animali Reggio Emilia, www.crpa.it

2. La digestione anaerobica • è un processo biologico per mezzo del quale, in assenza di ossigeno, la sostanza organica viene trasformata in biogas (energia rinnovabile) costituito principalmente da metano e anidride carbonica; • la percentuale di metano nel biogas varia a secondo del tipo di sostanza organica digerita e delle condizioni di processo, da un minimo del 50% fino all’80% circa.

3. Schema riassuntivo di decomposizione anaerobica delle sostanze organiche durante la digestione.

4. Materiali m3 biogas/t SV Deiezioni animali (suini, bovini, avi-cunicoli) 200 - 500 Residui colturali (paglia, colletti barbabietole..) 350 - 400 Scarti organici agroindustria (siero, scarti vegetali, lieviti, fanghi e reflui di distillerie, birrerie e cantine..) 400 - 800 Scarti organici macellazione (grassi, contenuto stomacale ed intestinale, sangue, fanghi di flottazione…) 550 - 1000 Fanghi di depurazione 250 - 350 Frazione organica rifiuti urbani 400 - 600 Colture energetiche (mais, sorgo zuccherino…) 550 - 750 Biomasse e scarti organici avviabili a DA e loro resa in Biogas (m3 per ton di solidi volatili)

5. La trasformazione del biogas in energia • Può avvenire per: • combustione diretta in caldaia, con produzione di sola energia termica ; • combustione in motori azionanti gruppi elettrogeni per la produzione di energia elettrica; • combustione in cogeneratori per la produzione combinata di energia elettrica e di energia termica; • uso per autotrazione come metano al 95%.

6. La diffusione in Europa La sua diffusione è incominciata nel settore della stabilizzazione dei fanghi di depurazione(si stimano circa 1600 digestori operativi attualmente nei paesi dell’Unione Europea). E’ considerata una delle tecnologie migliori per il trattamento delle acque reflue industriali ad alto carico organico (in Europa sono operativi circa 400 impianti di biogas su questi reflui). Il recupero di biogas dalle discariche per rifiuti urbani rappresenta in Europa, in particolare in Gran Bretagna, la più importante fonte di energia alternativa da biomasse, con circa 450 impianti operativi.

7. La diffusione in Europa • Numerosi sono anche i digestori anaerobici operanti su liquami zootecnici: attualmente oltre 2300 impianti sono operativi nei paesi della Comunità Europea, in particolare in Germania (oltre 2000), Austria, Italia, Danimarca e Svezia. • Sta crescendo anche l’utilizzo della digestione anaerobica nel trattamento della frazione organica dei rifiuti urbani, in miscela con altri scarti organici industriali e con liquami zootecnici (co-digestione). In Europa circa 130 impianti di digestione anaerobica trattano ciascuno più di 2500 t/anno di frazione organica di rifiuti urbani e/o residui organici industriali.

8. 15 67 4 4 21 <15 <15 >2.000 10 5 139 69 2 >100 n.f. 1 Impianti di biogas su liquami zootecnici in Europa

9. La Germania La Germania è il Paese europeo nel quale la digestione anaerobica ha avuto il maggior impulso. I dati al 2003, parlano di circa 2.000 impianti esistenti con una potenza elettrica installata di circa 400 MW. Circa il 94% degli impianti di biogas operano in codigestione, trattando assieme ai liquami zootecnici altri substrati organici, scarti dell’agroindustria, scarti domestici e della ristorazione, soprattutto colture energetiche (mais, sorgo zuccherino, barbabietola da foraggio, patate ecc.) e residui colturali. Importante per lo sviluppo del settore è stata la politica di incentivazione del Governo tedesco, che ha fissato un prezzo per l’energia elettrica da biogas fino a 21,5 centesimi di euro/kWh per un periodo di 20 anni ed eroga in genere anche un contributo sull’investimento.

10. Sviluppo degli impianti di biogas in Germania: Numero e Potenza elettrica installata

11. La situazione in Italia BIOMASSE INTERESSATE: • Deiezioni animali : 187.000.000 t/a. • Scarti agro- industriali: 12.000.000 t/a. • Scarti di macellazione: 2.000.000 t/a. • Fanghi di depurazione: 2-3.000.000 t/a. • Fraz.org. dei R.U.: 9.000.000 t/a. • Residui colturali: 10.000.000 t SS/a • Colture energetiche: 230.000 ha set aside

12. La situazione in Italia • Impianti di biogas per liquami zootecnici • Un censimento condotto nel 1999 mostrava che 72 impianti di biogas funzionavano con liquami zootecnici in Italia . Cinque di questi sono impianti centralizzati e 67 sono impianti aziendali. La quasi totalità degli impianti è localizzata nelle regioni del nord (39 in Lombardia, 7 in Emilia-Romagna, 12 in Trentino-Alto Adige). • Attualmente, fine 2004, gli impianti sono oltre 100 di cui circa 70 sono impianti semplificati e a basso costo, realizzati sovrapponendo una copertura di materiale plastico ad una vasca di stoccaggio dei liquami zootecnici.

13. Digestori anaerobici operanti su liquami zootecniciin Italia (1999): 72 impianti censiti.

14. Schema di impianto di biogas semplificato, senza riscaldamento La produzione di metano ottenibile è di circa 15 m3/anno per 100 kg di peso vivo suino (circa 25 m3/anno di biogas)

17. Schema di impianto di biogas semplificato con riscaldamento La produzione di metano ottenibile è di circa 21 m3/anno per 100 kg di peso vivo suino (circa 35 m3/anno di biogas)

20. PAVIMENTO TOTALMENTE FESSURATO (PTF) CON FOSSA DI STOCCAGGIO SOTTOSTANTE

21. PAVIMENTO TOTALMENTE FESSURATO (PTF) E RIMOZIONE DEI LIQUAMI CON SISTEMA A VACUUM

22. PAVIMENTO TOTALMENTE FESSURATO (PTF) CON RICIRCOLO DEI LIQUAMI IN TUBI O CUNETTE SENZA STRATO LIQUIDO

23. Az. Mengoli Castenaso (BO) Bovini da latte (100 capi in produzione) 2 digestori (1200 m3 ciascuno) 1 cogen. 110 kWe

24. PRODUZIONE BIOGAS Input totale DA 29 ha 3 Resa 0,42 m biogas/kg ST 3 4,4 t/d 5,8 m /d Insilato di mais 3 3 44,1 m /d 1896 m biogas/d 1437 kg ST/d 4506 kg ST/d 3 1120 m CH /d 4 170 kWe Digestione anaerobica 3 3 3 44,1 m /d Liquame bovino 38,3 m /d Volume 1680 m VASCA 520 capi in produzione HRT 38 d POLMONE 2613,5 kg ST/d 3069 kg ST/d 3 Carico 2,50 kg ST/m 3 CHIARIFICATO VASCA 40,3 m /d SEPARATORE POLMONE 1698,7 kg ST/d 914,7 kg ST/d 3,05 t/d 3 STOCCAGGIO 3,8 m /d STOCCAGGIO USO AGRONOMICO Progetto per allevamento bovino da latte 520 capi in produzione

25. Bilancio Economico EE netta prodotta = 1.159.000 kWh/anno Ricavi: Valore EE ceduta (0,085 €/kWh) = 98.515 €/anno Valore CV (0,109 €/kWh) = 140.363 €/anno Totale ricavi = 238.878 €/anno Costi esercizio: Service cogeneratore (0,02 €/kWh) = 25.755 €/anno Esercizio impianto = 40.000 €/anno Produzione mais al netto premi PAC (11,24 €/t) = 17.900 €/anno Totale esercizio = 83.655 €/anno Costo investimento circa 670.000 € PBT=4,3 anni (3 anni con un contributo del 30%) NB: +21 ha per uso agronomico digestato per presenza insilato di mais

26. Progetto per allevamento suinicolo ciclo chiuso 1500 t p.v. PRODUZIONE BIOGAS Input totale DA 17 ha 3 Resa 0,44 m biogas/kg ST 3 2,6 t/d 4,0 m /d Insilato di mais 3 3 71,5 m /d 2740 m biogas/d 850 kg ST/d 6250 kg ST/d 3 1725 m CH /d 4 220 kWe Digestione anaerobica 3 3 3 71,5 m /d 67,5 m /d Volume 2500 m Peso vivo suino HRT 35 d 1500 t p.v. Fango 3500 kg ST/d 5400 kg ST/d 3 Carico 2,5 kg ST/m Liquame suino 3 200 m /d FLOTTATORE 3 CHIARIFICATO 66,7 m /d SEPARATORE 8250 kg ST/d 2345 kg ST/d 1155 kg ST/d Chiarificato 3,85 t/d 3 4,8 m /d 3 STOCCAGGIO 132,5 m /d 3 V totale 35856 m 2850 kg ST/d STOCCAGGIO USO AGRONOMICO USO AGRONOMICO

27. Bilancio Economico EE netta prodotta = 1.504.000 kWh/anno Ricavi: Valore EE autocons (365.000 kWh a 0,107 €/kWh) = 39.055 €/anno Valore EE ceduta (0,085 €/kWh) = 96.815 €/anno Valore CV (0,109 €/kWh) = 191.840 €/anno Totale ricavi = 327.710 €/anno Costi esercizio: Service cogeneratore (0,02 €/kWh) = 35.200 €/anno Esercizio impianto = 48.000 €/anno Produzione mais al netto premi PAC (11,24 €/t) = 10.670 €/anno Totale esercizio = 93.870 €/anno Costo investimento circa 950.000 € PBT=4,1 anni (2,8 anni con un contributo del 30%) NB: + 12 ha per uso agronomico liquame per presenza insilato di mais

28. Grazie per l’attenzione