ecomondo 2015 la proposta di un modello economia circolare...
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“La proposta di un modello circolare di produzione e utilizzo di
biometano da biowaste”
Walter Giacetti Walter Giacetti
Comitato Tecnico
Biogas, Biometano e Compost verso la conferenza di Parigi 2015: l’importanza di una gestione ecologica delle risorse organiche
Responsabile Area Pianificazione Strategica, Ricerca & Sviluppo
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Il contesto in cui Etra opera
• Etra è una multiutility a
proprietà totalmente pubblica.
• Serve più di 600.000 cittadini.
• I Comuni soci sono 75.
• Ha più di 700 dipendenti.
• Si occupa in particolare del
servizio idrico integrato, della
gestione dei rifiuti e di energie
rinnovabili.
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Il territorio
Dimensione Comuni Etra N. Comuni % Comuni
fino a 3.000 abitanti 16 21%
da 3.001 a 5.000 abitanti 13 17%
da 5.001 a 10.000 abitanti 24 32%
da 10.001 a 20.000 abitanti 19 26%
da 20.001 a 30.000 abitanti 2 3%
da 30.001 a 100.000 abitanti 1 1%
superiori a 100.000 abitanti 0 0%
Dati sul territorio Etra
Popolazione residente 605.201
Superficie km² 1.727
Densità abitanti/km² 350,43
Numero Comuni 75
Morfologia del territorio %
area montana 34%
area collinare 14%
pianura 52%
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Profilo aziendaleI servizi
Gestione della
rete idrica e fognaria
e dei servizi di acquedotto,
fognatura e depurazione.
Riqualificazione energetica e
generazione di energia rinnovabile.
Consulenza ambientale.
Gestione di rifiuti speciali.
Bonifiche ambientali.
Gestione della
raccolta, trattamento
e smaltimento dei rifiuti.
Servizi di disinfestazione,
derattizzazione e
spazzamento stradale.
Energie alternative
Servizi ambientali
Servizi per le imprese
Servizio idrico integrato
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I servizi – servizio idrico integrato
•Progettazione e gestione di pozzi e centrali idriche
•Controlli sull’acqua prelevata
PRELIEVO di acqua potabile
DISTRIBUZIONEdi acqua potabile
•Progettazione e gestione di condotte
idriche
UTILIZZOdi acqua potabile
•Controlli sull’acqua erogata
•Progettazione e gestione di condotte
fognarie
•Controlli sugli scarichi in fognatura
COLLETTAMENTOdi acqua usata in fognatura
DEPURAZIONEdi acqua usata
•Progettazione e gestione dei depuratori
•Controlli sull’acqua depurata
Acqua di casa nostra
60.498.637 mc di acqua immessa in rete all’anno
62,7 mc immessi per abitante
172 litri consumati per abitante al giorno
5.208 km rete acquedotto
72,9% delle utenze raggiunte dalla fognatura
2.355 km rete fognaria
1.220 impianti tra centrali idriche, depuratori, pozzi e piattaforme di sollevamento
35 impianti di depurazione
1.200 campioni sull’acqua potabile prelevata dai propri acquedotti
21.000 analisi interne
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I servizi – servizi ambientali
PRODUZIONEdei rifiuti
•Progetti di prevenzione dei rifiuti
CONFERIMENTOdei rifiuti
•Informazione degli utenti
•Scelta e consegna di contenitori e attrezzature
•Controlli sui rifiuti conferiti
RACCOLTAdei rifiuti
•Pianificazione della raccolta e gestione dei mezzi
•Controlli sui rifiuti raccolti
TRATTAMENTOdei rifiuti
•Progettazione e gestione degli impianti di trattamento Etra
•Individuazione di impianti esterni adeguati
•Controlli sui materiali in uscita
SMALTIMENTOdei residui
•Individuazione di impianti esterni adeguati
A misura d’ambiente dati 2013
60,5% media Veneto – 35,3% media Italia
70,80% di raccolta differenziata (compreso il compostaggio domestico)
533.846 abitanti serviti
64 Comuni serviti
403 kg produzione pro capite media anno1,10 kg produzione pro capite media giorno
213.224 t di rifiuti urbani e assimilati gestiti all’anno
Polo rifiuti di Bassano del Grappa
Centro biotrattamenti di Camposampiero e Vigonza
Impianto selezione carta, plastica e secco di San Giorgio delle
Pertiche
Impianto selezione carta e cartone di Campodarsego
Impianto recupero rifiuti da spazzamento stradale di Limena
Impianti autorizzati al trattamento dei rifiuti
compost prodotto negli impianti Etra e certificato dal CIC
(Consorzio Italiano Compostatori) e dall’Osservatorio Regionale del Veneto
Un compost di qualità
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Camposampiero – PDWet Termofilo Bistadio Linde
Avviato nel 2005 è costituito da 1 digestore con volume di 3.300 m3 lordi, l’impianto è adiacente ad
un impianto di depurazione di reflui urbani con
capacità di 35.000 A.E.
IMPIANTI ETRA di DA
Bassano del Grappa – VIDry – Mesofilo Monostadio Valorgà
Avviato nel 2003 è costituito da 3 digestori con volume totale di 7.200 m3 lordi con annesso un impianto di
compostaggio aerobico. La frazione liquida viene inviata al vicino depuratore tramite condotta dedicata.
Trattamento delle frazioni Organiche: effettuato attualmente su 3 impianti (Vigonza-aerobico, Camposampiero e Bassano-anaerobici) circa 100.000 ton di matrici organiche trattate
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Avviato nel 2003 è costituito da 3 digestori con annesso un impianto di
compostaggio per il trattamento della frazione solida del digestato
Ubicazione (Bassano - VI)
Impianto DA ad SeccoImpianto DA ad Secco
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SCARICO MEZZI
TORCIA
CAPANNONE COMPOSTAGGIO
CAPANNONE METANIZZAZIONE
BIOFILTRO DIGESTORI ANAEROBICI
CAPANNONE PRETRATTAMENTI
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BIOFILTRO
DIGESTORI ANAEROBICI
CAPANNONE COMPOSTAGGIO
TORCIA
CAPANNONE PRETRATTAMENTI LOCALI MOTORI
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Utilizzo di biometano autoprodotto con la FORSU da RD per
alimentare le flotte destinate alla raccolta dei RU
Uno scenario autosufficiente
energeticamente?
FORSU
RACCOLTA
DIGESTIONE ANAEROBICA
POST COMPOSTAGGIO AEROBICO
COMPOST
BIOGAS
UPGRADING
BIOME-TANO
Spargimento
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Agenzia nazionale per l’energia Tedesca DENA:
“The role of natural gas and biomethane in the fuel mix of the future in Germany”, 06/2010
Dal punto di vista degli impatti …
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Stime nazionali di producibilità di biometano
Assunzioni: Invio a DA e successivo upgrading integrale a BM della quantità
complessiva di frazione organica raccolta al 2020 ipotizzando di raggiungere nel
territorio nazionale 90 kb/(abxanno).
Si potrebbero produrre in Italia dalla FORSU (scarti di cucina) Si potrebbero produrre in Italia dalla FORSU (scarti di cucina) intercettabile con le intercettabile con le
RD ~290RD ~290--480 Gm480 Gm33/anno di Biometano, la stima sale a 0,55/anno di Biometano, la stima sale a 0,55--0,70 Gm3/anno0,70 Gm3/anno
considerando tutte le frazioni biodegradabili presenti nel rifiuconsiderando tutte le frazioni biodegradabili presenti nel rifiuto urbanoto urbano
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ETRA spa: quanto Biometano possiamo produrre (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 Biogas = 11.6 mln Nmc/anno= 11.6 mln Nmc/anno
Biometano nel Biogas medio Biometano nel Biogas medio = 57%= 57%
Nmc/anno BiometanoNmc/anno Biometano = 6.6 mln Nmc/anno= 6.6 mln Nmc/anno
Gasolio Equivalente (1.3 lt/kg) Gasolio Equivalente (1.3 lt/kg) = = 6,1 mln litri/anno
Consumo attuale ETRA con totale internalizzazione dei Consumo attuale ETRA con totale internalizzazione dei
servizi di igiene urbanaservizi di igiene urbana = = 2.8 mln litri/anno*
* Flotte raccolta rifiuti, spazzamento, macchine operatrici, fur* Flotte raccolta rifiuti, spazzamento, macchine operatrici, furgoni goni
e mezzi per servizio idrico, flotte aziendali utilizzate dai tece mezzi per servizio idrico, flotte aziendali utilizzate dai tecnicinici
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Il Modello di calcolo
Input� Intercettazioni FORSU (kg/ab x anno)
� Rese Biogas (Nmc/ton FORSU al cancello)
� % CH4 nel Biogas = 60%
� Tasso di conversione CH4 dal Biogas = 98%
� Poteri calorifici Gasolio e Biometano secondo norma UNI 10839
Assunzioni� Il metano nel biogas viene convertito e integralmente utilizzato
per l’autotrazione sono detratte le perdite (2%) relative all’upgrading a biometano,
� Il tasso di sostituzione gasolio-metano è fatto sulla base della equivalenza dei poteri calorifici:
Biogas Procapite
Nmc/ab
Utilizzo di biometano autoprodotto con la FORSU raccolta
per alimentare le flotte destinate alla raccolta dei RUper alimentare le flotte destinate alla raccolta dei RU
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Il Modello di calcoloIndagine sui Consumi delle flotte destinate alla
raccolta e spazzamento dei RU� Sono stati acquisti da fonte diretta o da pubblicazioni (bilanci
sostenibilità 2012) dati di consumo di carburante su 8,3 mln di abitantie 4,5 mln di tonnellate di RU raccolto, il campione ha una buona rappresentatività rispetto alla realtà Nazionale (circa il 15% della popolazione o del rifiuto urbano raccolto)
� Sono state indagate sia realtà con prevalente raccolta stradale che realtà con raccolta domicliare
� La stima di consumi nazionali di carburante per la raccolta RU è di 190-240 KTEP pari a 212-265 mln di litri di gasolio. (3,6-4,5 lt/ab)
� I consumi dipendono in modo significativo dal modello di raccolta adottato (stradale o domiciliare), dalla densità abitativa oltre che da condizioni logistiche locali (viabilita’, distanza impianti e vetusta’ parco mezzi)
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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)
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 dei RU
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Nmc/a
b
Biogas
0%
20%
40%
60%
80%
100%
120%
140%
160%
180%
200%
120 130 140 150 160 170 180
Mj/ton
Pe
rce
ntu
ale
di
au
tos
uff
icie
nz
a
4,0
6,0
8,0
10,0
zona basse rese biogas ed
intercettazioni FORSU,
minori consumi, raccolte
prevalentemente stradali
alte rese biogas ed intercettazioni FORSU,
maggiori consumi raccolte prevalentemente
domiciliari
Autosufficienza delle flotte dedicate alla raccolta e spazzamento dei RU vs rese biogas/ab. e consumi/ab.
Nmc/ab
Mj/ab
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Conclusioni� Le prospettive di produzione di biometano da FORSU (fino a 0,7
Gm3/anno) rappresentano un importante contributo al raggiungimento importante contributo al raggiungimento degli obiettivi sui biocarburantidegli obiettivi sui biocarburanti
� L’analisi delle quantità di biometano ottenibili dalla DA della FORSU, attraverso upgrading del biogas, porta a scenari di ampia ampia autosufficienzaautosufficienza 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 conversione di flotte aziendali da combustibile tradizionale a biometano rappresenta un interessante scenario petradizionale a biometano rappresenta un interessante scenario per il r il settore delle aziendesettore delle aziende in particolare quelle che gestiscono il ciclo integrato dei rifiuti urbani (raccolta e trattamento).
� La definizione della legislazione tecnica e ldefinizione della legislazione tecnica e l’’attuazione degli incentivi attuazione degli incentivi economicieconomici previsti previsti sono il presupposto fondamentale per promuovere la diffusione del biometano.
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La reazione di Sabatier: MetanazioneLa reazione di Sabatier: Metanazione
La reazione di Sabatier, o processo Sabatier, è una reazione chimica in cui la CO2 reagisce con l'idrogeno, in presenza di nichel quale catalizzatore e in condizioni di temperatura ottimale compresa tra 300-400 °C e alta pressione (metanazione), producendo metano e acqua.
Occasionalmente viene utilizzato anche un catalizzatore a base di rutenio supportato su allumina, più costoso ma anche più efficiente. L'equazione chimica è la seguente:
CO2 + 4H2 ���� CH4 + 2H2O ∆H298K= -164,9 kJ/molLa reazione prende nome dal suo scopritore Paul Sabatier e ha carattere esotermico.
Questo processo potrebbe consentire di utilizzare le “eccedenze” di energia elettrica da fonti rinnovabili (prodotte in ore di ridotta domanda) per produrre idrogeno elettrolitico (H2) che, reagendo con anidride carbonica (CO2), viene poi convertito in metano (CH4). Al momento della combustione, il metano così prodotto restituisce all’ambiente la CO2 assorbita nel processo dando luogo ad un ciclo virtualmente esente da emissioni di CO2virtualmente esente da emissioni di CO2. Esso può essere immesso in rete, usato per alimentare veicoli ad “emissioni zero”, accumulato per successivi utilizzi o anche utilizzato in celle a combustibile. Il sistema si comporta come un volano energetico ad emissioni zero e si basa su tecnologie mature di immediata disponibilità quali l’elettrolisi e il processo di metanazione. La CO2 proviene da processi industriali, impianti chimici, impianti di gassificazione del carbone, o anche da impianti di o anche da impianti di biogas in cui si sia separato il metano dalla CO2biogas in cui si sia separato il metano dalla CO2.
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Suggestioni Suggestioni e Prospettive per il Biometano:e Prospettive per il Biometano:REAZIONE DI SABATIER: CO2 + 4H2 → CH4 + 2H2O
??
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 1.539.418Contenuto CO2 [%] 30% 30% 30%BioCO2 [Nmc/anno] 1.749.346 758.760 972.512
BioCO2 [ton/anno] 3.464 1.502 1.926
Biometano da Metanazione CO2 [ton/anno] 1.260 546 700
Assumendo il 30% di contenuto
in CO2 del Biogas si potrebbe
ottenere attraverso la reazione di
metanazione un ulteriore 53% di Metano di Sintesi, per ETRA ulteriori 2500 ton/anno pari a 3.2 mln di litri di gasolio equivalente!
Consumi elettrici ?
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Walter GiacettiResponsabile Area Pianificazione Strategica, Ricerca & Sviluppo - ETRA spae-mail: [email protected]
Grazie per lGrazie per l’’attenzione!attenzione!