Tecnologia per la produzione di biogas da biomasse 

30 marzo 2012 – Master ‐Milano

BIOMETTM

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Veolia Environnement: il leader nei servizi ambientali

Leader mondiale€ 12.55mld

Leader europeo€ 5.8mld

‐ Dalkia

*dati 2009

Leader europeo€ 7mld

Riferimento mondiale€ 9mld

Riferimento globale per i servizi del settore acqua

Fornitore leader in Europadi servizi per l’energia

Riferimento globale per la gestionedel rifiuto ed il recupero di materia

Modello nella gestione sicura e sostenibile delle soluzioni per la mobilità

L’unica azienda al mondo in grado di offrire una gamma completadi servizi per l’ambiente

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La Divisione Acqua

*key figures 2009

95,789 dipendenti in 66 paesi

5,263 impianti produzione acqua gestiti

3,229 impianti acque reflue gestiti

2.5€ miliardi di fatturato nel 2009 

130 filiali in 57 paesi

9,500 dipendenti, 60% ricercatori, ingegneri, gestori progetto

Oltre 250 tecnologie di proprietà

Riferimento globaleper i servizi del settore acqua

La divisione tecnologica del settore acqua

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Fatturato 2009: € 25.000 k

90 dipendenti, 50% laureati

Ingegneria impiantistica, contratti chiavi in mano, unità standard, service, prodotti chimici, out‐sourcing.

30 anni di esperienza nelle tecnologie per l’alimentare

Know how nel trattamento di acque di processo e reflue, riutilizzo, recupero, ZLD, waste‐to‐energy

I numeri di VWS Italia

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Service

Solutions

Solutions, D&B Industriale e Service

ConsulenzaAnalisi chimicheAssistenza tecnicaParti di consumo e prodotti chimiciManutenzioneAQUAMOVE™ ‐ noleggio unità mobiliHYDREX™ ‐ prodotti chimici

Design & Build

BIOMET™ ‐ UASB – EGSB – AnMBR impianti anaerobici (biogas)Impianti di depurazione food&beverageTecnologie di deodorizzazioneImpianti di trattamento acque reflue industriali

EVALED™ ‐ tecnologie di evaporazioneIDRAFLOT™ ‐ tecnologie di flottazioneIDRASCREEN™ ‐ tecnologie di sgrigliatura

VWS Italia:‐ progetta e produce soluzioni tecnologiche standard (Solutions)‐ progetta e realizza impianti chiavi in mano (D&B Industriale)‐ off re un servizio post‐vendita completo (Service)

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La scelta di VWS Italia

Stesso COD in ingresso

Il trattamento anaerobico funziona meglio!

Nessuna aerazioneMinor quantità di fanghiProduzione di biogas

Biogas 40‐45 m3 (70% CH4)280 kWht (100 kWhe)

Fanghi 5 kg

Refluo 1‐20 kg COD

100 kg COD ANAEROBICO

AEROBICO

Fanghi 30‐60 kg

Refluo2‐10 kg COD

Perdita calore

100 kg COD

Aerazione (100kWh)

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Leader mondialeOltre 30 anni di esperienza a livello mondialePiù di 500 referenze

Tutto si trasforma

VWS Italia: centro di competenza nel trattamento anaerobico

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Produzione energia elettrica

Caricamento e pretrattamentoIdrolisiDigestione anaerobica Gasometro a membranaPurificazione biogas

Le fasi dell’impianto BIOMETTM

IDROGENO e ANIDRIDE CARBONICA

ACIDO ACETICO

FASE METANOGENICAMETANO 

e ANIDRIDE CARBONICA

SUBSTARTO SOLUBILE E VOLATILE

Acidi grassi volatili, alcoli, ecc

SUBSTRATO FRESCOComposti organici complessi (carboidrati, proteine, grassi)

SUBSTRATO IDROLIZZATOComposti organici complessi (zuccheri, amino‐acidi, acidi 

grassi, glicerine)

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Plus ingegneristici e di processo che fanno la differenza

Idrolisi quale fase separata dalla digestione anaerobica: maggiore stabilità e migliori performance

DigestioneIdrolisiDigestato

Biomasse

migliori performance

Biogas

Reattori con rapporto altezza/diametro maggiorato:miglior grado di miscelazione, minima dispersione di energia termica e riduzione della formazione di depositi e schiume 

Sistemi di miscelazione esterni: migliore triturazione delle biomasse e maggiore facilità di manutenzione

Scambiatori di calore esterni: tubi di largo diametro per agevoli operazioni di pulizia

Mesofilia e termofilia: gestione del processo ottimizzata

maggiore stabilità

Gas GasGas Gas

Contact process

Gas Gas GasGas

GasCSTR/Lagoon Upflow filter

Downflow filter

UASB Hybrid Fluidised bed Biobed / EGSB / EGSB IC

Processi anaerobici, le nostre tecnologie

Tecnologie anaerobiche: fanghi granulari UASB e EGSB

Gas

UASB

Gas

Biobed / EGSB / EGSB

Impianti trattamento acque reflue

Reflui con elevati tenori di COD 

Birrifici, succhi, distillerie

Sottoprodotti liquidi del settore alimentare

Carichi specifici: 10‐20 kgCOD/m3 d

Rese ~ 80%

Tecnologie anaerobiche: BIOMETTM

Gas

Contact process

Rendere lo scarto una risorsa:

Fanghi

Insilati

Rifiuti

Sottoprodotti alimentari

Carichi specifici: 3‐4 kgCOD/m3 d

Rese ~ 70%

Tecnologie anaerobiche: AnMBR

Digester Feed 60,000 mg/L on leftMBR permeate 200 mg/L on right99.5% efficiency

Demolizione idrolitica delle proteine, carboidrati e lipidi per la produzione finale di zuccheri, aminoacidi ed acidi a basso peso molecolare che formano il substrato (COD) per i batteri metanogenici

Brevi tempi di carico della razione giornaliera di biomassa – effetto buffer

Idrolisi come fase “separata”

Portata costante di prodotto omogeneizzato nelle 24 ore al reattore biologico anaerobico

Soluzioni ingegneristiche VWS Italia

Scambiatore di calore esterno

Reattori con rapporto altezza/diametro

Sistemi di miscelazione esterni

Sistemi di miscelazione all’esterno dei reattori:   

Pompe esterne di triturazione/miscelazione per una disgregazione ottimale della biomassa e la facilitazione delle operazioni di manutenzione 

Sistemi di miscelazione

Lo scambiatore di calore in perfetto contro‐corrente in acciaio inox è posizionato esternamente  alta performance

Tubazioni facilmente accessibili grazie all’ampio diametro

Scambiatore di calore esterno 

Semplicità nelle operazioni di pulizia

Reattori dalla forma migliorata per una miscelazione ideale 

Reattori con rapporto altezza/diametro (~ 0.7) maggiorato per un miglior grado di miscelazione, minima perdita di energia termica (termofilia) e riduzione della formazione di schiuma e depositi 

La configurazione del reattore VWS Italia 

Tecnologia per la produzione di biogas da biomasse agricole, sottoprodotti agro‐industriali e rifiuti organici

BIOMETTM

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L’approccio industriale

Vendita dell’energia elettrica

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Efficienza massimizzata: 365 giorni di attività, 24/24h

Maggiore stabilità: ottimale controllo del processo grazie alla configurazione bi‐stadioFlessibilità: funzionamento in diverse condizioni operative ed alimentazione con qualsiasi tipo di biomassa

Affidabilità: un sistema di automazione costituito da PLC controlla tutte le logiche di funzionamento e di regolazione dell’impianto e registra lo storico dei parametri di interesse. Un PC agisce da interfaccia e indica graficamente i parametri di funzionamento dell’impianto

Semplicità di gestione: scambiatori di calore e sistemi di miscelazione esterni rendono la manutenzione dell’impianto estremamente agevole e veloce

L’approccio industriale

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Il digestore di forma cilindrica ha diametro ed altezza progettati in modo da garantire una miscelazione 

omogenea del contenuto. Il biogas prodotto fuoriesce dalla sommità del digestore per essere inviato al 

gasometro polmone.

Il biogas proveniente dal reattore viene stoccato nel gasometro. L'utilizzo di una torcia permette la gestione automatica di eccessi produttivi di biogas e di eventuali stop per manutenzione del cogeneratore.

Digestione anaerobica

Gasometro a membrana

Produzione di energia elettricaIl biogas, a seguito di purificazione, contiene circa il 50‐60% di metano, mentre il restante 50‐40% è costituito prevalentemente da anidride carbonica e vapore acqueo. Fornito alla centrale di cogenerazione, il biogas produce una potenza elettrica immessa in rete attraverso i circuiti di parallelo e la trasformazione di tensione.

Produzione di energia elettrica

Digestione anaerobica Gasometro a membrana Purificazione biogas

Le altre fasi dell’impianto BIOMETTM

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Industrie agro‐alimentariAziende agricoleAllevamenti animaliIndustrie alimentariIndustrie chimico‐farmaceutiche (+ PTA e bioetanolo)Industrie della cartaIndustrie trattamento refluiRifiuti organici

Qualsiasi tipo di substratoScarti da macellazione, produzione agricola, produzione lattiero casearia;insilato di mais, liquami zootenici

Le nostre applicazioni BIOMET

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Know‐how ed esperienza

CRED ‐ Centre de Recherche et DéveloppmentAnjou RecherchePolitecnico di MilanoUniversità di MilanoIFAS Ingenieurbüro für Abfallwirtschaft, Hamburg University

Sinergie

Servizio post vendita: la garanzia della soluzione nel tempo

Assistenza tecnicaManutenzione

Parti di ricambio

Chimici “green oriented”

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Referenze

Luogo: Pomposa, Italia 2010Settore: Industria conserviera

500 referenze in tutto il mondo

Potenza: 1000 kW el.

Alimentato, codigestione:‐ 12700 t/anno frutta e sottoprodotti vegetali (18% ST, 90% SV/SV)‐ 13700 t/anno insilato di mais (35% ST, 95% SV/SV)‐ 10300 t/anno fanghi da impianto trattamento acque reflue (14.6% ST, 56% SV/SV)

Processo: idrolisi, digestione, digestato liquido da WWTP; essiccazione digestato solido Mix: 10% ST nel reattore di idrolisiIdrolisi: 1 x 1500 m3 ‐ Termofilia 55 CDigestione: 2 x 3400 m3 ‐ Termofilia 55 CTotale HRT: 36 giorni

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Referenze

Luogo: Parma, Italia 2008Settore: grande azienda agricola

Potenza: 1000 kW el. (8000 MWh/anno)

Processo: 3 stadi ‐ idrolisi, digestione primaria e secondariaMix: 10% ST nel reattore di idrolisiIdrolisi: 1 x 1500 m3 ‐ termofilia 55 CDigestione primaria: 2 x 2500 m3 ‐ termofilia 55 CDigestione secondaria: 1 x 1400 m3

Total HRT: 38 giorni

Alimentato: 20.000 t/anno di insilato di mais (35% ST, 90% SV/SV)

500 referenze in tutto il mondo

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Referenze

Luogo: Viadana, Italia 2010Settore: industria alimentare (latte di soia)

Tecnologia: UASB fanghi granulariPotenza: 300 kW el. + recupero energia termicaAlimentato: acque reflue da produzione latte di soia (COD 12000 g/m3; portata12 m3/h)Processo: idrolisi, digestione, impianto trattamento acque reflue; scarico in acque di superficie

500 referenze in tutto il mondo

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Depackaging di diverse tipologie di rifiuti: latticini, carne, bevande, pasta, prodotti da forno, etc.

Pretrattamenti

Ecrusor I: recupero della frazione organica per produrre biogas

Separazione e triturazione della frazione organica del rifiuto solido

Riduzione dei costi di smaltimento ed aumento delle performancedell’impianto BIOMETTM

Alimenti scaduti imballati

Depackaging

10 minuti dopo

20 minuti dopo

Imballaggi rifiuto

Trattamento e riduzione del digestato con valorizzazione dell’energia termica disponibile da cogenerazione

30 marzo 2012Master Milano

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Design & Build

BiometTM

Impianti Design & Build per trattamento acque

Impianti anaerobici per produzione biogas da biomasse

Soluzioni tecnologiche standard per il trattamento di acque reflue e di processo

Solutions

Service:consulenza, 

manutenzione,analisi, prodotti chimici, 

noleggio unità mobili

IdrascreenTM

IdraflotTM

EvaledTM

Service

AquamoveTM

Organizzazione e offerta tecnologica

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Riduzione volume digestato oltre 10 volte

BIOMETTM: mappa dell’impianto

Opportunità di cogenerazione

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Cogenerazione

Combustibile 100%

Energia termica effettiva 

En. meccanica 

44%

En. Termica56%

Energia elettrica

44%

42%

BILANCIO ENERGETICO

PERDITA GENERATORE 2%

MOTORE ALTERNATOREcombustibile

aria

elettricità

Acqua calda

Raffred

dam

motore e gas

esausti

gas e

sausti

PERDITA DI ENERGIA: 12%

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Valorizzazione energia termica

Possibili utilizzi:

Riscaldamento processo di digestione (fissa e parziale)Teleriscaldamento di edifici o processi agro‐industriali(a complemento)Trattamenti termici del digestato (a complemento)

IndustriaBiogas da rifiutiAz. Agricole vulnerabili

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La soluzione di VWS Italia

Utilizzo dell’energia termica per il trattamento del digestato con tecnologie di evaporazione/cristallizzazione

EVALEDTM

AircoolerAircoolerScambiatore di caloreBiogas

Energiaelettrica

Motore

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La soluzione di VWS Italia

Separazione solido liquido

Digestato liquido

distillato

Digestato solido

Digestato

Acqua a scarico / riutilizzo

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La soluzione di VWS Italia

Step principali del processo completo:

Correzione pH e degasaggio: riduzione alcalinità e salificazione ammoniaca presente1 stadio di concentrazione con unità EVALEDTM

sottovuoto a circolazione forzata e scambiatore esterno2 stadio di concentrazione con unità raschiata EVALEDTM  RW sotto vuotoPost‐trattamento dei condensati prodotti con unità di osmosi inversa doppio stadio (concentrato inviato in testa agli evaporatori EVALEDTM )

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La soluzione di VWS ItaliaRisultati:

Valorizzazione e concentrazione digestato liquidofino a consistenza palabilePossibilità di compostaggio sul concentratoRiduzione dei costi di trasportoper la valorizzazione agronomicaEvaporato di qualità scaricabile o riutilizzabilecome acqua di processo/industrialePossibilità di usufruire di certificati bianchi e in futuro di bonus attualmente previsti per recupero/valorizzazione energia termicaFlessibilità: possibilità di realizzazione parzialedello schema di trattamento

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Evaporazione

EVALEDTM

Circolazione forzata per raggiungere rese elevate e trattare reflui ad elevato potenziale di sporcamentocon manutenzioni contenute

Unità standardizzate, pre‐ingegnerizzate, plug&play, testate con numerose referenzein applicazioni similiConsumi energeticiminimizzati

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Superconcentrazione

EVALEDTM

Unità standardizzate, pre‐ingegnerizzate, plug&play, testate con numerose referenzein applicazioni similiConsumi energeticiminimizzati

Altissimi recuperi

Concentrato palabile

Manutenzioni ridotte

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Un esempio

Recupero e sfruttamento quasi totale dell’energia termica

Impianto da 999 kW elettrici da scarti agroindustriali e F.O.R.S.U.Energia termica disponibile: circa 1000 KW termiciEnergia termica richiesta da processo BIOMETTM in termofilia : circa 20‐25% grazie a ottimizzazioni costruttive del processo stessoQuantità di digestato liquido: circa 30‐35 ton/giornoEnergia termica richiesta per soluzione EVALEDTM EW+RW: circa 700‐750 kW 

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Un esempio

Parametro UM Digestato ingresso (dopo separazione solido‐liquido)

Condensato in uscita

pH 7‐8 6‐9TS % 2‐4 <0,1COD mg/l 15‐35.000 <160N‐NH4 mg/l 2‐5.000 <15Cloruri mg/l 1500‐3000 <10Fosforo mg/l 150‐500 <5

Tutti i nutrienti rimangono nel concentrato valorizzabile!!!

Digestato dopo separazione solido liquidoPortata: 35 m3/giorno

TS: 2%

Conc RO a evaporazione5‐7 m3/giorno

Dist 90‐92%37‐38 m3/giorno

Dist 70‐75%2.5‐3 m3/giorno

Concentrato3‐4 m3/giornoTS 18‐20%

Concentrato1‐1.5 m3/giornoTS60‐65%

Permeato allo scarico 33.5‐34 m3/giorno

alla valorizzazione agronomica 

o compostaggio o smaltimento

Resa globale > 96%

EVALEDTM EW 60000

ROdoppio stadio, doppio passaggio

EVALEDTM RW 6000

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Bilancio di materia

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Conclusioni

Completamento filiera BIOMETTM con:

Valorizzazione anche economica (certificati bianchi/bonus): energia termica disponibile altrimenti inutilizzataMiglioramento gestione digestato liquido: spandimento o smaltimentoGestione del digestato anche in contesti in cui non è possibilelo spandimento: rifiuti, industrie ecc. con ottimizzazione deicosti di gestionePossibilità di riutilizzo con produzione di acqua industrialedi ottima qualità

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Alcune foto

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Alcune foto

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Alcune foto

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Alcune foto

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GrazieOttavio Michelettiottavio.micheletti@veoliawaterst.itwww.veoliawaterst.it