Attività di ricerche ENEA nel settore delle biomasse L'Aquila - 19 Ottobre 2011 - ENERGIA DA BIOMASSE: PROSPETTIVE DI SVILUPPO TRA INNOVAZIONE ...
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ENERGIA DA BIOMASSE:
PROSPETTIVE DI SVILUPPO TRA INNOVAZIONE
TECNOLOGICA ED ECONOMIA LOCALE
Attività di ricerche ENEA nel settore delle biomasse
L’Aquila - 19 Ottobre 2011
Ing. Giacobbe BRACCIO
(e-mail: giacobbe.braccio@enea.it )
Tel 0835-974387Piano di azione nazionale per le energie rinnovabili
BIOMASSE
2005 2020
Elettricità
0,4 Mtep (4,84) 1,8 Mtep (9,12)
Riscaldameno / raffrescamento
1,65 Mtep (1,91) 5,5 Mtep (9,52)
Biocarburanti
0,2 Mtep 2,5 Mtep
2,25 Mtep TOTALE BIOMASSE 9,8 Mtep
6,94 Mtep TOTALE FR x ob. 17% 22,3 MtepAttività ENEA nel campo delle biomasse Atlante nazionale sulle biomasse Attività sperimentali sulle coltivazioni energetiche Attività sull’utilizzo di energia termica delle biomasse Produzione di energia elettrica distribuita Biocombustibili: o Bioetanolo da biomasse lignocellulosiche o Biofuels da syngas (BTL) o Biodiesel da alghe o Idrometano o Idrogeno Life Cycle Analysis on biofuels production
Localizzazione attività di ricerca ENEA sulle biomasse
Combustione biomasse LCA – Digestione anaerobica
Biodiesel da microalghe
Digestione anaerobica
Atlante sulle biomasse
Coltivazioni energetiche
Processi termochimici
Biocarburanti di 2° gen.Localizzazione attività di ricerca ENEA sulle biomasse
IEA - Status of Technologies
Source: E4tech, 2009
BIOENERGY – A SUSTAINABLE AND RELIABLE ENERGY SOURCE - A review of status and prospects - IEA BIOENERGY: ExCo: 2009:05Localizzazione attività di ricerca ENEA sulle biomasse
IEA - Status of Technologies
1. Fischer-Tropsch
2. Dimethylether
BIOENERGY – A SUSTAINABLE AND RELIABLE ENERGY SOURCE - A review of status and prospects - IEA BIOENERGY: ExCo: 2009:05Atlante nazionale sulle biomasse
GIS Web Site
Pruning Waste Productivity
Forests
Energy Crops Productivity (Herbaceous & oilseed)
30
Cardo
25 20
Produzione (t ha-1)
Miscanto Panico
Colza
15
Girasole
510
Arundo
Sorgo
www.atlantebiomasse/enea.it
0
N
NC
C
S1
S2
NE
CE
CS
S
SA
SS
NW
CW
7Attività sperimentali su coltivazioni energetiche
Centro di Ricerche ENEA della Trisaia : COLTURE ENERGETICHE. Campi sperimentali
Sorghum
Miscanthus
Switchgrass
(panicum virgatum L.)
8Utilizzo termico delle biomasse
MESSA A PUNTO DI PROCESSI DI PRETRATTAMENTO DELLE BIOMASSE RESIDUALI;
IMPLEMENTAZIONI DI SISTEMA PER MIGLIORARE IL RENDIMENTO;
SVILUPPO DI COMPONENTI PER IL CONTENIMENTO DELLE EMISSIONI;
EMISSIONI
TEST DI SISTEMA IN FUNZIONE DELLE DIVERSE TIPOLOGIE DI BIOMASSE ED ALLA
INTEGRAZIONE CON CALDAIE A RECUPERO.
GENERATORE ACQUA CALDA
BIOMASSA scambiatore
DI CALORE ARIA CALDACosto di esercizio relativo ai diversi combustibili
(riferito al calore utile)
160,0
140,0
120,0
100,0
EURO/MWh
80,0
60,0
40,0
20,0
0,0
gasolio metano GPL legna cippato pellet
10Produzione di energia elettrica distribuita
Impianti “Termochimici” di Gassificazione presso il Centro Ricerche ENEA di Trisaia
Syngas COMPOSIZIONE SYNGAS
pulito
LETTO FLUIDO RICIRCOLO INTERNO Specie %Vol.
H2 32
Aria arricchita/vapore 1MWth CO 17
Idoneo alla produzione di Energia CH4 6.2
N2 0.9
Biomassa Elettrica con MCI CO2 20.9
H2O 32
Vapore Ossigeno
COMPOSIZIONE SYNGAS
Syngas
pulito
Fumi di
LETTO FLUIDO CATALITICO RICIRCOLANTE Specie %Vol.
Combustione H2 34.1
Aria/vapore 500kWth CO 25.1
Biomassa
Idoneo alla produzione di Energia Elettrica con MCI, FC o CH4 10.4
Aria N2 9.6
Vapore alla produzione di biocombustibili da Fischer Tropsh CO2 20.8
COMPOSIZIONE SYNGAS
Biomassa Syngas
grezzo LETTO FISSO UPDRAFT Specie %Vol.
H2 20
Vapore Aria/vapore 150kWth CO 21
Idoneo alla produzione di CH4
N2
4
40
Aria Energia Elettrica con MCI CO2
H2O
6
9
Gas grezzo COMPOSIZIONE SYNGAS
LETTO FISSO DOWNDRAFT Specie %Vol.
H2 15
Aria/vapore 150-450kWth CO 22
Aria Idoneo alla produzione di CH4
N2
3
40
Zona di
combustione Energia Elettrica con MCI CO2 20Tecnologie e servizi avanzati presso i laboratori ENEA
Il Centro Ricerche di Trisaia
Piattaforma sperimentale impianti di gassificazione
Gassificatore a letto
fluido interconnesso Gassificatore a letto
1,3 MWt fisso controcorrente
150 kWt
letto fisso
P= 30-80 KWe
Cella a combustibile
a carbonati fusi
125 kWe
Gassificatore a doppio
letto fluido a vapore
500 kWtIl Progetto Unique:
Candele
Candele Ceramiche
Ceramiche
Catalitiche
Catalitiche
Syngas
Syngas adad alto
alto Gas
Gas Versatile
Versatile
grado di pulizia
grado di (Applicazioni
(Applicazioni avanzate
avanzate ad
ad
alta
alta efficienza)
efficienza)
(e
(e ad
ad alta
alta T)
T)
Maggiore
Maggiore compattezza
compattezza impiantistica
impiantistica
Riduzione
Riduzione costi
costi di
di investimento
investimento (&
(&
esercizio)
esercizio)
Riduzione
Riduzione costi
costi di
di PRODUZIONE
PRODUZIONE Energia
Energia
elettrica
elettrica
Additivi
Additivi ee
Catalizzatori
Catalizzatori ‘‘in
in bed
bed’’Piattaforma sperimentale per impianti co-trigenrativi
(IMPIANTI IBRIDI SOLARE AD ALTA TEMPERATURA CON BIOMASSE
Trigenerazione con Energia rinnovabile: Biomassa e Solare
TURBINA A
VAPORE C.P.Biodiesel da alghe
non compete con le produzioni alimentari;
occupa una superficie limitata;
elevate rese (8-10 ton di biodiesel per ettaro);
capacità di fissare la CO2 concentrata;
Selezione di
ceppi algali
Sviluppo parco
Coltivazione in
produttivo
fotobioreattori
dimostrativo
sviluppo del settore delle energie alternative;
sviluppo del settore delle agro – biotecnologie;
Valorizzazione
energetica Estrazione oli sviluppo del settore delle bioplastiche;
residuo algale
sviluppo del settore della nutricosmetica;
Conversione in
biodieselBioMetano
Sviluppo delle implementazioni al processo di digestione
anaerobica a partire da biomasse agricole e FORSU quali matrici
biofermentescibili di partenza;;
Sviluppo di membrane polimeriche performanti per la separazione
dell’anidride carbonica e dell’acido solfidrico contenuto nel biogas;
Sviluppo di moduli a membrane per l’upgrading mediante
l’implementazione di processo finalizzato alla produzione di
biometano con le caratteristiche chimico-fisiche previste dal codice
SNAM RETE GAS
SETTORE AUTOMOTIVE
IMPIANTO DI DIGESTIONE ANAEROBICA ACCOPPIATO ALLA
TECNOLOGIA A MEMBRANE PER L’UPGRADING FINALIZZATO ALLA
PRODUZIONE DI METANO PER L’IMMISSIONE IN RETE ED IL PRODUTTORI E INDOTTO
SETTORE AUTOMOTIVE
COGENERAZIONE
Produttori
e Indotto
IMMISSIONE RETE DISTRIBUZIONE
PRODUZIONE BIOGAS PRODUZIONE DI BIOMETANOBIORAFFINERIA e LA CHIMICA VERDE
I Processi per la trasformazione delle biomasse in combustibili liquidi e chemicals
Idrolisi
fermantazione
Processo bio-chimico
granella
Steam explosion
bioetanolo
Cereali
zuccherine H2 CO F. tropsch
paglia gassificazione
pirolisi
sundiesel
Processo termo-chimico Bio olio
spremitura transesterificazione
Pianta oleaginosa Olio vegetale biodiesel
18Progetti Mossi e Ghisolfi
ETANOLO DA CELLULOSA
Progetto Mossi & Ghisolfi -ENEA
Industria 2015 / 7PQ
Impianto pilota da 40.000 t/a
Impianto ind. da 200.000 t/a
Obiettivi:
•Resa di EtOH ≥ 0.25 g/gBIOMASSA
•Resa di etanolo per ettaro EtOH ≥ 100 hl/ha
•Costo di produzione EtOH < 0.5 €/l
CO-PRODOTTI
ZUCCHERI
(probiotici e dolcificanti)
FIBRE
MATERIALI BIODEGRADABILI
19Biocombustibili e bioraffineria
Derivati della CELLULOSA
Lignina
30% cellulosa Polimero del glucosio
Cellulosa
45% Idrolisi
Emicellulosa Glucosio
25% Acido Levulinico
(Esosi C6)
EMICELLULOSA Prodotti di
Fibre sintetiche fermentazione
LIGNINA Pentosi-Esosi Solventi • Fuels (es.
Polimeri fenolici
Xilosio Etanolo)
Lubrificanti • Acidi organici (es.
Agglomeranti (Pentosi C5)
Acido lattico)
naturali e adesivi Xilitolo Chemicals e • Solventi
Dolcificanti polimeri (Acetone,
Sub-bituminous Butanolo)
Coal Furfurale
Combustibili • Resine furaniche
solidi • Chemicals
Sulphur-free • Nylon 6 – 6.6Collaborazione con UNIVAQ sulle biomasse Su molti degli argomenti citati abbiamo in corso collaborazioni storiche con Univaq. Tra le quali si citano: - Studi e protitipi sulla gassificazione biomassa con reattori a letti fluidi; - Attività di ricerca sulla modellistica termochimica - sulla produzione di metano via gassificazione - sull’ottimizzazione dell’idrolisi enzimatica per la produzione di bioetanolo - etcc
GRAZIE DELL’ATTENZIONE
Impianto : gasificazione + Fisher-Tropsch
Fisher-Tropsch reatorre
Produtti
Metanolo e chemicals
“Hydrosin” gasification plantPuoi anche leggere
