Bioenergie innovative: opportunità e prospettive - Vito Pignatelli - Presidente ITABIA - Chimica Verde Bionet
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Bioenergie innovative: opportunità
e prospettive
Vito Pignatelli - Presidente ITABIA
Bioenergie e Biometano
L’evoluzione degli impianti esistenti e della
normativa: da centrali elettriche a bioraffinerie
Cremona Fiere, 21 aprile 2016
Il nuovo contesto di riferimento europeo
• Nuovi obiettivi per la riduzione di GHG e il contributo delle FER ai
consumi energetici per il 2030:
• GHG: dal 20% (2020) al 40%
• FER: dal 20% (2020) a ≥ 27%
• Non sarà più previsto un obiettivo specifico per le FER nel settore
dei trasporti (come il 10% per il 2020 della direttiva 28/2009), ma
sarà stabilito un obiettivo minimo, non vincolante, per i
biocarburanti avanzati (indicativamente 0,5%)
• Criteri di sostenibilità anche per biomasse solide e biocombustibili
gassosi (biometano) per la produzione di elettricità e calore
• Possibile eliminazione di qualsiasi incentivo per i biocarburanti
prodotti da colture alimentari (dal 2014 è già in vigore il limite
massimo del 7%)
2
Contributo % delle diverse fonti rinnovabili ai
consumi di energia in Italia
% sui consumi % sui % sui consumi
finali di consumi del settore nel
Mtep
energia del settore 2020 (previsione
Nel 2014 nel 2014 PAN)
Consumi di energia da
FER nel settore elettrico
9,2 7,8 33,4 26,4
Consumi di energia da
FER per riscaldamento e 9,9 8,3 18,9 17,1
raffrescamento
Consumi di biocarburanti
nel settore dei trasporti
1,5 1,3 4,5 10,1
Consumi finali totali di
energia da FER
20,2 17,1 17,0
Consumi finali totali di
energia
118,6 100 133,04
Elaborazione su dati MSE e GSE, 2010-2015
3
Contributo % delle diverse fonti rinnovabili ai
consumi di energia in Italia
Bioenergia Consumi elettrici
16,0%
Idroelettrica
43,2%
Pompe di
Solare
calore
21,1%
26,0%
Geotermia
Eolica
1,3%
14,1%
Geotermica
5,6%
Solare
termico
Bioenergia
1,7%
71,0%
Consumi di energia termica per
riscaldamento e raffrescamento
Elaborazione su dati GSE, Rapporto statistico energia da fonti rinnovabili 2014, 2015 4
Contributo % delle diverse fonti rinnovabili ai
consumi di energia in Italia
12 Mtep
11 8,2% dei
10 9,7 consumi totali
9
8
7
6
5
3,9
4
3 2,6
2,1
2 1,3
1 0,6
0
Bioenergie Idroelettrica Pompe di Solare Eolica Geotermica
calore
Fonte: GSE, 2015
5
L’innovazione tecnologica per il settore delle
bioenergia
• Nuove tecnologie e processi termici per la valorizzazione di biomasse e rifiuti
minimizzando l’impatto ambientale
• Tecnologie e processi innovativi per la produzione di metano da biomasse di
diversa natura
• Processi avanzati di digestione anaerobica per la produzione di biogas a più
elevato contenuto in metano, idrometano e bioidrogeno e in grado di
utilizzare una gamma più vasta di possibili materie prime
• Passaggio degli impianti attuali di produzione di biocarburanti a nuove
bioraffinerie con un’offerta più vasta e articolata di prodotti, non solo
energetici
• Integrazione delle tecnologie per la produzione di energia e/o combustibili
da biomasse con altre FER
• Produzione di biocarburanti “drop-in” di nuova generazione
6
Processi termici innovativi per la
valorizzazione di biomasse e rifiuti
Sviluppo di processi per il recupero di
materie prime seconde ed energia da
biomasse e rifiuti
Impianto a tamburo rotante scala pre-
industriale per la produzione di carboni
attivi e gas di sintesi da biomassa
Impianto scala banco di gassificazione con
acqua supercritica
Possibili applicazioni per il
processo di gassificazione
con acqua supercritica
7
Contributo delle diverse fonti alla produzione
di elettricità in Italia nel 2014 (in TWh e %)
Saldo estero;
43,7; 14% Idroelettrica;
57; 18%
Altri
combustibili; Geo-
15,5; 5% termoelettrica;
5,9; 2%
Prodotti
petroliferi;
4,9; 1% Altre
rinnovabili;
55; 17%
Produzione lorda di energia
elettrica nel 2014: 276,2
TWh (117,9 TWh da FER)
Gas naturale;
Carbone;
94,2; 29%
43,7; 14%
Elaborazione su dati Ministero dello Sviluppo Economico - La situazione energetica
nazionale nel 2014, 2015
8
Distribuzione percentuale delle tipologie di
impianto di riscaldamento domestico per fonte
in Italia (2014)
100 %
90
80
70,9
70
60
50
40
30
20 14,5
10 3,7 5,1 5,8
0
Gasolio Metano Biomassa Energia GPL
elettrica
Elaborazione su dati Ministero dello Sviluppo Economico - La situazione energetica
nazionale nel 2014, 2015
9
Principali fonti di approvvigionamento di gas
naturale in Italia nel 2014
60.000 Milioni di Sm3
55.757
50.000
40.000
30.000 26.154
20.000
10.000 7.149 6.774 6.512
4.083 3.900
0
Produzione Algeria Russia Libia Qatar Paesi Bassi Totale
nazionale import
Elaborazione su dati Ministero dello Sviluppo Economico - La situazione
energetica nazionale nel 2014, 2015
10Produzione di gas naturale sintetico (SNG) da
biomasse
Impianto pilota BIOSNG
Sinottico dell’impianto
sperimentale di metanazione
Impianto a letto fluidizzato bollente
con circolazione interna da 1 MWth
con sistema di cleaning integrato
11Consumi percentuali dei diversi biocarburanti
nei Paesi dell’Unione Europea. Anno 2014
Biometano
Olio vegetale 0,95%
0,23%
Bioetanolo
19,10%
Nel 2014 i biocarburanti
Biodiesel hanno coperto il 4,9% dei
79,72% consumi energetici totali del
settore dei trasporti nella UE
Elaborazione su dati EurObserv’ER - Biofuels Barometer 2015
1213
Innovazione del processo di digestione
anaerobica
Sviluppo e scale-up di processi innovativi a doppio stadio per la produzione di
biogas a più elevato contenuto in metano e/o di miscele metano/idrogeno,
mediante arricchimento degli inoculi microbici utilizzabili per la produzione di
metano con accrescimento della popolazione degli idrogeno-produttori
Produzione di biogas dalla digestione
anaerobica di biomasse lignocellulosiche
con l’impiego di ceppi selezionati di
batteri idrolitici e idrogeno produttori e
di funghi anaerobici ruminali
14Consumi di carburanti nel settore dei trasporti
In Italia nel 2014
28.000 x 1.000 t
24.000 22.784
20.000
16.000
12.000
7.901
8.000
3.775
4.000
1.564
0
Benzina (+etanolo) Gasolio Carboturbo (Jet GPL
(+biodiesel) fuel)
Fonte: Ministero dello Sviluppo Economico, 2016
15Produzione di biodiesel nei Paesi dell’Unione
Europea. Anni 2002-2013
12.000 kt
11.000 10.367
Dalla produzione di 100 kg di
10.000 biodiesel si ottengono circa 9.570
11 kg di glicerolo 9.046 8.927
9.000 8.607
8.000 7.755
7.000
6.000 5.713
4.890
5.000
4.000
3.184
3.000
1.933
2.000 1.434
1.065
1.000
0
2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013
Elaborazione su dati European Biodiesel Board, 2015
16Conversione del glicerolo in biocarburanti e
chemicals: il progetto europeo GRAIL
Obiettivo 1 Caratterizzazione del glicerolo grezzo e definizione delle proprietà
per i processi di conversione (bioraffineria)
Obiettivo 2 Conversione in biofuels
Obiettivo 3 Conversione in green chemicals
Obiettivo 4 Conversione in integratori alimentari
http://www.grail-project.eu/ 17Conversione del glicerolo in biocarburanti e
chemicals: il progetto europeo GRAIL
• L’ENEA ha messo a punto un processo per la
valorizzazione del glicerolo basato sulla
fermentazione anaerobica da parte di un consorzio
microbico selezionato per l’ottenimento di
bioetanolo, idrogeno ed intermedi di sintesi di
interesse dell’industria chimica
• Nell’ambito del progetto europeo GRAIL
(Glycerol Biorefinery Approach for the
Production of High Quality Products of
Industrial Value) sono in corso attività di
studio e sperimentazione su circuiti di
laboratorio, propedeutiche al successivo
scale-up su impianto pilota, con
l’obiettivo di arrivare allo sviluppo
industriale del processo
18Consumi di carburanti nel settore dei trasporti
In Italia nel 2014
28.000 x 1.000 t
24.000 22.784
20.000
16.000
12.000
7.901
8.000
3.775
4.000
1.564
0
Benzina (+etanolo) Gasolio Carboturbo (Jet GPL
(+biodiesel) fuel)
Fonte: Ministero dello Sviluppo Economico, 2016
19Caratteristiche e proprietà di carburanti e
biocarburanti
Numero di carbonio e punti di ebollizione
di alcuni carburanti e biocarburanti
Effetto del contenuto di ossigeno
sulla densità energetica dei
combustibili liquidi
Fonte: IEA Bioenergy Task 39, 2014
20Biocarburanti "drop-in" di nuova generazione
“Liquid bio-hydrocarbons that are functionally
equivalent to petroleum fuels and are fully
compatible with existing petroleum infrastructure”
Fonte: IEA Bioenergy Task 39, 2014
OLEOCHEMICAL PLATFORM
HYDROCRACKING/
Off gases
ISOMERIZATION
LIPID FEEDSTOCK:
HYDROGENATION
- Oil crops (propane, CH4,
- UCOs CO, CO2)
- Tallow
- Tall oil
- Algae HEFA liquid
hydrocarbons
H2 H2
Neste Oil Corporation HEFA
biofuels plant in Singapore, 2010
21Biocarburanti "drop-in" di nuova generazione
THERMOCHEMICAL PLATFORM
LIGNOCELLULOSIC
GASIFICATION
FISCHER-TROPSCH
FEEDSTOCK:
- Wood
SYNTHESIS
- Crop residues
Syngas
- SRF FT liquids
- Miscanthus
- Switchgrass
- ……
PYROLYSIS
Pyrolysis oil H2
HYDROTREATMENT HPO
Gassificatore up-draft a letto fisso con aria/vapore
da 150-200 kWth, per la produzione di syngas
ricco di H2 (> 38%) gas, utilizzabile per la sintesi
di FT liquids presso il Centro ENEA della Trisaia
22Grazie per l’attenzione
Dr. Vito Pignatelli
ITABIA - Italian Biomass Association
Via Venafro,5
00159 - Roma
Tel. 067021118
Fax 0670304833
e-mail: itabia@mclink.it
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