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“Ottimizzazione energetica dei processi nell’industria alimentare”

CCIAA di Parma – 17 aprile 2007

Lorella ROSSICentro Ricerche Produzioni Animali – CRPA, Reggio Emilia

www.crpa.it

VALORIZZAZIONE ENERGETICA E DI MATERIA DEGLI SCARTI ORGANICI DA

AGROINDUSTRIA(Laboratorio LITCAR)

OR2: Recupero e valorizzazione energetica (biogas) e di materia (fertilizzanti e mangimi) degli scarti organici agroindustriali

ATTIVITÀ 1 – Indagine qualitativa e test di digestione anaerobica (CRPA)

ATTIVITÀ 2 – Progettazione impianti integrati anaerobici/aerobici (CRPA)

ATTIVITÀ 3 – Prove di insilamento e alimentazionebovini (CRPA in coll. con DISTA Uni-BO)

ATTIVITÀ 4 – Prove di recupero di biofenoli tramite adsorb./desorbim. su resina(Dip Chim Ind.le Un BO e Lesepidado srl)

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1.1 INDAGINE QUALI-QUANTITATIVA SCARTI ORGANICI:RISULTATI

Scarti e sottoprodotti organici da agro-industria prodotti in Emilia-Romagna e in provincia di PARMA (anni 2004-05)

Descrizione scarti EMILIA-ROMAGNA PARMA

e sottoprodotti agro-industria (t/anno) (t/anno)Liquame 10.534.709 1.859.114Letame 6.309.319 1.610.252

TOTALE EFFLUENTI ZOOT. 16.844.028 3.469.367Sottoprodotti animali 242.380 47.155Scarti vegetali 234.590 69.880Siero di latte e latticello 1.550.780 531.220Fanghi di depurazione 247.880 56.760Fanghi di lavaggio 57.490 18.840Altri scarti 43.784 10.255

TOTALE 2.376.904 734.110

TOTALE (escl. siero) 826.124 202.890

Mais dolce

PomodoroPisello

Fagiolino

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Polli morti

Uova rottePisello

Scarti di incubatoio

1.1 INDAGINE QUALI-QUANTITATIVA SCARTI ORGANICI: RISULTATI

Distribuzione provinciale scarti e sottoprodotti organici da agro-industria prodotti in Emilia-Romagna (esclusi effl. zootecnici e siero)

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1.1 INDAGINE QUALI-QUANTITATIVA SCARTI ORGANICI:RISULTATI

Distribuzione comunale effluenti zootecnici in Emilia-Romagna

1.2 TEST DI DIGESTIONE ANAEROBICA SCARTI ORGANICI

IMPIANTO SPERIMENTALE DI DIGESTIONE ANAEROBICA PER TEST IN CONTINUO

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1.2. TEST DI DIGESTIONE ANAEROBICA SCARTI ORGANICI

Attualmente è in fase di svolgimento una prova di digestione anaerobica nell’impianto sperimentale di laboratorio in cui vengono testate 3 diverse miscele di scarti agro-industriali provenienti dalla Caviro e dall’ Italcarni:

Fango flottato avicolo= fango di flottazione refluo macello avicoloFango flottato suino= fango di flottazione refluo macello suino

Miscela Matrice 1 Matrice 2 ST totali [%]

SV totali [%]

HRT [d]

Cov [kg SV/m3 d]

1 - Borlanda + Fango flottato avicolo 80% 20% 4,55 3,36 21 1,6

2 - Borlanda + Fango flottato avicolo 65% 35% 5,09 4,00 21 1,9

3 - Fango flottato suino + sangue suino 95% 5% 11,92 10,04 21 4,8

La miscela 2 è in fase di avvio a trattamento anche nell’impiantopilota di DA situato presso la ditta Caviro

CAVIRO Faenza

IMPIANTO PILOTA INDUSTRIALEDI DIGESTIONE ANAEROBICA

1.2. TEST DI DIGESTIONE ANAEROBICA SCARTI ORGANICI

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1. INDAGINE QUALI-QUANTITATIVA E TEST DI DIGESTIONE ANAEROBICA SCARTI ORGANICI: RISULTATI

Propensione al recupero mediante compostaggio e/o digestione anaerobica di scarti e sottoprodotti organici da agroindustria*** ottima ** buona * scarsa

DIGESTIONE ANAEROBICA

Criticità COMPOSTAGGIO Criticità

DEIEZIONI ZOOTECNICHE - liquami suini e bovini *** - NO -

- letame bovino ** lettiera ** umidità - lettiera avicola NO -- ** azoto

- pollina (senza lettiera) ** azoto, inerti ** azoto

SOTTOPRODOTTI ANIMALI

- sangue e altri SOA liquidi *** pastorizzazione,

azoto, grassi NO --

- SOA solidi (U< 80-85%) ** pastorizzazione,

azoto, grassi ** azoto

- siero di latte *** acidità NO --

SCARTI VEGETALI

- buccette di pomodoro * scarsa

biodegradabilità * scarsa

biodegradabilità - scarti vegetali vari (mais dolce, polpe bietola, ecc.) *** acidità *** umidità

FANGHI DEPURAZIONE - dal comparto vegetale ** inerti ** umidità - dal comparto animale ** grassi ** umidità

PECULIARITA’ SCARTI E SOTTOPRODOTTI DELL’INDUSTRIA DELLE “CONSERVE VEGETALI”

• OTTIMA QUALITA’ (elevata dotazione di sostanza organica, assai limitata presenza inquinanti)

• LIMITATO MARGINE DI INTERVENTOECONOMICO(Costo di trattamento scarti si ripercuote direttamente sul costo di produzione delle conserve vegetali)

• STAGIONALITA’ MOLTO MARCATA (necessitàdi insilamento)

Uso agronomico: destinazione prevalente

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PECULIARITA’ SOTTOPRODOTTI DELL’INDUSTRIA DELLE “CONSERVE ANIMALI”

• OTTIMA QUALITA’ (elevata dotazione SO, NO inquinanti)

• REQUISITI IGIENICO-SANITARI DA GARANTIRE ai sensi del Reg. CE 1774/02

• PRODUZIONE ANNUALE REGOLARE

MANCANO IMPIANTI DI RECUPERO“ALTERNATIVI” per i SOA

• DESTINATI AI RENDERING PLANT (con costi elevati di trasformazione in farine)

• GESTIONE NON FACILE (odori, azoto, grassi)

2. PROGETTAZIONE IMPIANTI INTEGRATI ANAEROBICI/AEROBICI

STATO DELL’ARTE TECNOLOGIE E SISTEMI PER COMPOSTAGGIO, DIGESTIONE ANAEROBICA E LORO INTEGRAZIONE

VALUTAZIONE SOLUZIONI DI TRATTAMENTO OTTIMALI IN FUNZIONE DI QUALITA’, QUANTITA’ E LOCALIZZAZIONE DEI FLUSSI INDIVIDUATI (impianti aziendali, poli centralizzati, ….)

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Materiali Biogas (m3/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 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 D.A. e loro resa in BIOGAS (m3/t di solidi volatili)

Il BIOGAS è una miscela composta da:• METANO (dal 50 all’80%);• ANIDRIDE CARBONICA;• tracce di H2S;• umidità elevata, derivante dalla degradazione

in ambiente anaerobico (assenza di ossigeno) della sostanza organica.

CHE COS’E’ IL BIOGAS

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Con un m3 di biogas è possibile produrre:

circa 1,5-2 kWh di elettricità del valore di mercato di circa 30-35 c€ (incentivi inclusi);

circa 2-3 kWh di calore che potrebbero essere disponibili per impieghi vari.

PCI metano= 8.200 kCal/m3 (9,54 kWh/m3)

La trasformazione del biogas in energia

DIGESTIONE ANAEROBICA di “BIOMASSE”DEDICATE, DI SCARTO E RIFIUTI ORGANICI:

“PRODOTTI” IN USCITA

Prodotti(insilati,..)Effluenti

zootecnici

Scarti organici (rifiuti, sottoprodotti?)

Rifiuti organici (forsu, fanghi,..)

PRODUZIONE E. Elettrica

Miscela IN

DIGESTORE

PRODUZIONE E. termica

BIOGAS

Miscela OUTDIGESTATO

+

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Az. MengoliCastenaso (BO)

Bovini da latte (110 capi in produzione)2 digestori (1200 m3 ciascuno)2 cogen. 110+250kWe

Il processo di compostaggio

- SOSTANZA ORGANICA:

* zuccheri, proteine, grassi, ecc. (facilmente degradabili) * cellulosa, emicell. (mediamente degradabili) * lignina (lentam. degradabile)

- SOSTANZE MINERALI

- ACQUA

- MICROORGANISMI

Acqua

Calore

Anidride carbonica

Ossigeno

- SOSTANZA ORGANICA STABILIZZATA E PARZIALMENTE UMIFICATA- SOSTANZE MINERALI- ACQUA- MICROORGANISMI

COMPOSTMISCELA DI RESIDUI ORGANICI GREZZI

PESO = 100

PESO < 50

PROCESSO CONTROLLATO di DECOMPOSIZIONE OSSIDATIVA (in presenza di OSSIGENO) della SOSTANZA ORGANICA OPERATA da

MICRORGANISMI presenti NATURALMENTE nella MASSA

Emissioni odorigene

Tempo (almeno 90 giorni)

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PRODOTTO AMMENDANTE LIBERAMENTE UTILIZZABILE

CONCLUSIONI- 1

DISPONIBILI QUANTITÀ SIGNIFICATIVE di scarti e sottoprodotti organici dal comparto agroindustriale (circa 800.000 t/anno in ER);QUALITÀ ELEVATA E OTTIMA per trattamenti di stabilizzazione biologica con produzione di energia e di fertilizzanti.Praticamente NESSUNO SCARTO E’ RECUPERABILE “DA SOLO” (ad eccezione di effluenti zootecnici in DA, buccettepomodoro all’alim. animale,..)

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CONCLUSIONI- 2

Pianificazione degli interventi assolutamente prioritaria in relazione a:

- QUANTITA’ IN GIOCO E LOCALIZZAZIONE- QUALITA’ (umidità, azoto, inerti) e possibilità

di “CO-TRATTAMENTO”- STAGIONALITA’ (INSILAMENTO)- GESTIONE DEL DIGESTATO (uso

agronomico? Invio a depurazione?)

CONCLUSIONI- 3AUSPICABILE la realizzazione di IMPIANTI DI TIPO INTEGRATO (anaerobico-aerobico) in grado di trattare scarti organici selezionati di qualunque genere, capaci di dare risposta alle esigenze di comparti diversi, ottimizzando il rapporto costi/benefici.

Per flussi specifici, quando possibile, la destinazione all’ALIMENTAZIONE ANIMALE è da privilegiare, poiché si tratta di un percorso di facile attuazione in relazione agli aspetti normativi

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3. PROVE DI INSILAMENTO e ALIMENTAZIONE DI BOVINI DA CARNE

PROVE DI INSILAMENTO

• MANZE CHAROLAISE: 10 capi/tesi (2 box da 5 capi per tesi)

• TRE RAZIONI A CONFRONTO:Silomais + polpe secche di bietolaSilomisto 1: mais dolce+pomodoro+polpeSilomisto 2: mais dolce+polpe secche

Razioni isoproteiche e isoenergetiche

3. PROVE DI INSILAMENTO e ALIMENTAZIONE DI BOVINI DA CARNE

PROVA DI ALIMENTAZIONE BOVINI DA CARNE (Cadriano, BO)

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3. PROVE DI INSILAMENTO e ALIMENTAZIONE DI BOVINI DA CARNE

PROVA DI ALIMENTAZIONE BOVINI DA CARNE (Cadriano, BO)

1 2 3SILOMAIS+ MAIS DOLCE+ MAIS DOLCE+

POLPE SECCHE BUCCETTE+ POLPE SECCHEParametri POLPE SECCHE

Capi per gruppo (n°) 10 9 10Peso medio iniziale (kg) 377,9 364,0 373,3Peso medio finale (kg) 567,6 552,3 569,0Durata della prova (d) 181 176 162Incremento medio (kg/capo*d) 1,047 1,070 1,208

n.s. n.s. n.s.Resa al macello (%) 55,51 54,87 56,40

* * *

Grazie per l’attenzione

(l.rossi@crpa.it)

Lorella Rossi