CONVEGNO Rifiuti: le ricerche industriali applicate, per una gestione sostenibile e per il raggiungimento degli obiettivi nazionali ed EU a seguito delle innovazioni normative e tecnologiche Applicazione della cavitazione idrodinamica in digestione anaerobica Mirco Garuti, Claudio Fabbri, Sergio Piccinini Centro Ricerche Produzioni Animali – CRPA Marco Soldo Three-ES 7 novembre 2014 Sala Ravezzi 2 Hall Sud Centro Ricerche Produzioni Animali – C.R.P.A. S.p.A. Tecniche di pretrattamento – Obiettivi Applicazione della cavitazione idrodinamica in digestione anaerobica Riduzione dei costi e maggiore flessibilità della DA • riduzione/ottimizzazione nell’uso di biomasse • approvvigionamento di sottoprodotti agro-industriali (paglia, sanse, etc…) • abbassamento dei costi di gestione dell’impianto • ottimizzazione della miscelazione • miglioramento globale del processo fermentativo Ecomondo 2014 Rimini, 7 novembre 2014 M. Garuti Tecniche di pretrattamento – Obiettivi Applicazione della cavitazione idrodinamica in digestione anaerobica Effetto del pretrattamento sulle biomasse a) substrato senza pretrattamento b) incremento nella velocità di produzione di biogas c) aumento nella quantità di biogas prodotto d) incremento della velocità di produzione e della quantità di biogas Ecomondo 2014 Rimini, 7 novembre 2014 M. Garuti Adattamento da Montgomery et al. (2014) IEA Task 37 Technical Brochure. Tecniche di pretrattamento – Panoramica - Meccanico - Termico - Disintegrazione elettrocinetica - Acido - Basico - Microbiologico - Enzimatico - Estrusione - Steam Explosion - Termochimico - Ultrasuoni - Cavitazione idrodinamica Ecomondo 2014 Rimini, 7 novembre 2014 M. Garuti Applicazione della cavitazione idrodinamica in digestione anaerobica Applicazione della cavitazione idrodinamica in digestione anaerobica Informazioni ottenute Come valutare i pretrattamenti test in continuo impianto pilota test in batch viscosità, granulometria COD,sCOD Tempo e investimento nella sperimentazione Ecomondo 2014 Rimini, 7 novembre 2014 M. Garuti scala reale Cavitazione idrodinamica controllata Applicazione della cavitazione idrodinamica in digestione anaerobica Pilli et al. (2011), Ultrasonics Sonochemistry 18 1–18. Lehne et al. (2001) Water Science and Technology, 43(1) 19-26. Ecomondo 2014 Rimini, 7 novembre 2014 M. Garuti Three-ES S.r.l. Applicazione della cavitazione idrodinamica in digestione anaerobica Principali soluzioni impiantistiche Installazione in ricircolo BIOMASSE IN INGRESSO CAVITAZION E Installazione al carico BIOMASSE SOLIDE IN INGRESSO CAVITAZION E digestato chiarificato Installazione in linea (tra due digestori) BIOMASSE IN INGRESSO Ecomondo 2014 Rimini, 7 novembre 2014 M. Garuti CAVITAZION E Sperimentazione in laboratorio Applicazione della cavitazione idrodinamica in digestione anaerobica Test BMP in batch • Aumento della resa in metano • Incremento nella cinetica di produzione + 14,6% + 22,4% Ecomondo 2014 Rimini, 7 novembre 2014 M. Garuti Applicazione della cavitazione idrodinamica in digestione anaerobica Monitoraggio in scala reale Installazione in ricircolo 860 kWe Perchè? •610 kWe860 kWe •Difficoltà nell’aumentare il COV •Problemi di miscelazione (strati flottanti) BioSPR Tr bioSPR=Schockwave Power Reactor, Tr=Trituratore, ⊗= pompa centralizzata Ecomondo 2014 Rimini, 7 novembre 2014 M. Garuti Applicazione della cavitazione idrodinamica in digestione anaerobica Monitoraggio in scala reale Analisi granulometrica del digestato Granulometrie utilizzate (mm) > 5,0 A B C D E Ingresso SPR 256 kJ/kgST SPR 396 kJ/kgST SPR 496 kJ/kgST SPR 620 kJ/kgST 14,15% 2,56% 6,89% 1,97% 1,47% 1,01% 0,53% Ecomondo 2014 Rimini, 7 novembre 2014 M. Garuti + + 3,15<F<5,0 2,0< F <3,15 1,0< F <2,0 0,5< F < 1,0 0,3< F < 0,5 0,3< F < 0,1 < 0,1 7,26% 3,95% 1,83% 2,54% 2,03% 3,47% 7,43% 5,99% 3,74% 6,61% 9,21% 8,88% 10,24% 12,18% 8,65% 6,52% 7,11% 6,92% 5,93% 8,11% 3,77% 4,36% 5,01% 4,61% 4,77% 5,45% 5,74% 5,96% 6,46% 6,31% 57,44% 60,56% 62,59% 63,54% 62,99% Monitoraggio in scala reale Viscosità del digestato (42°C) Triturato re Ecomondo 2014 Rimini, 7 novembre 2014 M. Garuti Applicazione della cavitazione idrodinamica in digestione anaerobica Conclusioni e prospettive future Applicazione della cavitazione idrodinamica in digestione anaerobica Conclusioni • effetti migliorativi sull’efficienza di digestione di biomasse pretrattate • pretrattamento del digestato con cavitazione, abbinato a triturazione, può ridurre ulteriormente la dimensione delle particelle solide • diminuzione della viscosità del digestato dopo trattamento • miglioramento della miscelazione • possibilità di incrementare il COV su digestore primario fino a 8,5 kgSV/m3/giorno • autoconsumi elettrici dell’impianto globalmente < 9,5% Ecomondo 2014 Rimini, 7 novembre 2014 M. Garuti Conclusioni e prospettive future Applicazione della cavitazione idrodinamica in digestione anaerobica Prospettive future • Approfondire analisi sugli autoconsumi elettrici • Esplorare utilizzo di sottoprodotti • Valutare la cavitazione idrodinamica in una installazione al carico Ulteriori studi in corso… Ecomondo 2014 Rimini, 7 novembre 2014 M. Garuti CONVEGNO Rifiuti: le ricerche industriali applicate, per una gestione sostenibile e per il raggiungimento degli obiettivi nazionali ed EU a seguito delle innovazioni normative e tecnologiche Grazie per l’attenzione Mirco Garuti [email protected] www.crpa.it 7 novembre 2014 Sala Ravezzi 2 Hall Sud Centro Ricerche Produzioni Animali – C.R.P.A. S.p.A.
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