Transcript Piccinini - Ecomondo

CONVEGNO
Caratterizzazione analitica e
misura del potenziale
metanigeno di sottoprodotti
dell’industria alimentare e
scarti agricoli
S.Piccinini, M.Soldano, C.Fabbri, L.Rossi
La ricerca e
l’innovazione nelle Centro Ricerche Produzioni Animali - CRPA Lab
Reggio Emilia
bioraffinerie integrate
6 novembre 2014
Sala D1
Centro Ricerche Produzioni Animali – C.R.P.A. S.p.A.
Sottoprodotti e scarti agro-industriali
Caratterizzazione
e BMP
sottoprodotti
agroindustria
e scarti agricoli
Le attività agricole e agro-industriali generano quantità
significative di residui e scarti di diversa tipologia,
potenzialmente utilizzabili per la produzione di energia e di
materia, attraverso processi di bioraffineria finalizzati alla
produzione di fertilizzanti, biomateriali e biocombustibili.
In questa categoria di scarti rientrano:
 le paglie dei cereali, gli steli, le foglie e i residui in genere di
varie coltivazioni industriali e ortive di pieno campo (circa 13,3
milioni di ton di s.s., di cui circa 6 milioni disponibili per valorizzazione) ;
 sottoprodotti derivanti dalla trasformazione industriale delle
produzioni vegetali e animali: sanse di olive, buccette di
pomodoro e altri sfridi di lavorazione delle produzioni orticole,
sottoprodotti di origine animale (sangue, carnicci, ecc.).
Ecomondo 2014 Rimini, 6 novembre 2014
S. Piccinini
Sottoprodotti e scarti agro-industriali
Caratterizzazione
e BMP
sottoprodotti
agroindustria
e scarti agricoli
Principali sottoprodotti generati dalla trasformazione di materie prime
vegetali e animali (Elaborazioni CRPA – anno di riferimento 2011)
Materia prima
trasformata (kt)
Residui (kt)
Pomodoro da industria (buccette, semi, ecc..)
5.340,3
240,6
Olive da olio (sanse vergini)
3.092,6
1.391,7
Uva da vino (vinacce)
6.008,7
1.201,7
Agrumi (pastazzo)
1.566,2
861,4
Latte (siero e similari)
11.115,4
9.214,7
Macellazione bovina, suina e avicola
(SOA cat. 3 e 2 assimilati) (*)
5.833,2
665,2
(*) Sono stati esclusi quelli non avviabili a digestione anaerobica (piume, zampe, pelli, corna, ecc.), pari a circa il 45% del
totale stimato.
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Misura della potenzialità in metano
(BMP– Biochemical Methane Potential)
Caratterizzazione
e BMP
sottoprodotti
agroindustria
e scarti agricoli
Il potenziale metanigeno rappresenta la produzione di metano ottenibile da
una matrice organica sottoposta a digestione anaerobica. Si esprime come
Nm3 per kg di sostanza organica (o solidi volatili, SV).
Sistema BMP statico (in batch)
Laboratorio CRPA Lab
A norma UNI EN ISO 11734:2004
Sistema manometrico
48 reattori in vetro (vol tot 2,2 l- utile 1,35 l)
Parametri della prova:
•Rapporto SV inoculo:SV substrato = 2
•Temperatura costante 38 ± 0,2°C
•pH tamponato
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BMP: informazioni
ottenibili
Resa produttiva biogas:
Nm3/t SV o Nm3/t tq
Resa produttiva metano:
Nm3/t SV o Nm3/t tq
Percentuale metano: %
Degradabilità dei solidi volatili: %
Kmax: intervallo di tempo per raggiungere
la massima velocità di produzione (giorni)
Fmax: degradabilità massima dei SV (%)
F50%: intervallo di tempo per raggiungere
il 50% della produzione (giorni)
F90%: intervallo di tempo per raggiungere
il 90% della produzione (giorni)
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Caratterizzazione
e BMP
sottoprodotti
agroindustria
e scarti agricoli
Misura della potenzialità in metano
Caratterizzazione
e BMP
sottoprodotti
agroindustria
e scarti agricoli
Rese in metano e degradabilità
massima (Fmax): media e
deviazione standard.
(in parentesi il numero di
campioni analizzati)
sottoprodotti di origine animale (SOA):
matrici derivanti dalla lavorazione di prodotti
animali (carnicci, grassi animali, latte e suoi
derivati, sangue, contenuto ruminale, uova e
derivati, ecc.).
sottoprodotti dell’industria alimentare:
categoria molto vasta che racchiude gli sfridi di
produzione di diversi prodotti alimentari (pane,
pasta, dolciumi, caffè, ecc.).
scarti o residui vegetali: matrici residuali
generate dalla lavorazione dei prodotti
ortofrutticoli , della barbabietola e residui
colturali.
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Misura della potenzialità in metano
Caratterizzazione
e BMP
sottoprodotti
agroindustria
e scarti agricoli
Curve di produzione del tutolo di mais fresco. In alto produzione di metano, in
basso degradabilità dei solidi volatili in percentuale rispetto al valore
massimo.
• Curve di produzione del tutolo di mais fresco. In
alto produzione di metano, in basso degradabilità
dei solidi volatili in percentuale rispetto al valore
massimo.
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Caratterizzazione
e BMP
sottoprodotti
agroindustria
e scarti agricoli
Caratterizzazione chimica
Composizione chimica media di diverse matrici con elevata componente
fibrosa. Ad eccezione dei campioni di sansa di olive, i valori riportati sono stati determinati
tramite analisi NIR (Spettroscopia nel vicino infrarosso).
Parametro (*)
Unità misura
Sansa di
Paglia
olive(1)
n° campioni
8
66
Tutolo di mais Stocchi di
fresco
mais
27
24
Sost. Secca
%
28.23 ± 10.06
92.85 ± 1.48
60.87 ± 5.48
95.51 ± 1.60
NDF
g/100 g s.s.
56.30 ± 19.87
76.36 ± 3.62
85.93 ± 3.86
64.80 ± 11.01
ADF
g/100 g s.s.
49.35 ± 16.47
52.82 ± 3.03
45.48 ± 2.05
46.59 ± 9.05
ADL
g/100 g s.s.
32.71 ±7.30
8.54 ±1.06
16.59 ± 5.36
7.62 ± 2.21
Ceneri
g/100 g s.s.
7.09 ± 4.80
10.53 ±1.85
2.44 ± 0.94
8.09 ± 1.70
Resa in
metano(2)
Nm3CH4•tSV-1
313
189
250
257
I valori si riferiscono alla media di campioni di sansa denocciolata, paté di sansa e fibra di sansa
dell’analisi di un campione con caratteristiche medie della matrice
(*) NDF: è la fibra insolubile al detergente neutro, costituita da tutti i componenti della parete cellulare, cioè emicellulose più ADF.
ADF: è la fibra insolubile al detergente acido, costituita principalmente da cellulosa, lignina e una quantità variabile di silice. ADL: è
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residuo dell’ADF sottoposto a un attacco acido molto forte, si tratta della lignina, polimero di composti fenolici che fa parte della
S.
parete cellulare. La lignina lega fibre e proteine rendendoli indisponibili alla digestione.
(1)
(2)Valore
Spettroscopia NIR
• Si basa sull'assorbimento delle
radiazioni elettromagnetiche
nel vicino infrarosso (780-2500
nm).
• E' una tecnica non distruttiva e
non utilizza reagenti chimici.
• E' veloce e completa (fornisce
più parametri
contemporaneamente).
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Caratterizzazione
e BMP
sottoprodotti
agroindustria
e scarti agricoli
Conclusioni
Caratterizzazione
e BMP
sottoprodotti
agroindustria
e scarti agricoli
 Il settore dell'agro-industria, produce quantità
importanti di scarti e sottoprodotti di natura
organica;
 Le analisi chimiche e i test BMP condotti
confermano che tali residui organici sono idonei
alla trasformazione in biometano e risultano
interessanti per l’ottenimento di biomateriali
attraverso processi di bioraffineria.
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S. Piccinini
Grazie per l’attenzione
CONVEGNO
La ricerca e
l’innovazione nelle
bioraffinerie integrate
www.crpa.it
http://crpalab.crpa.it
[email protected]
6 novembre 2014
Sala D1
Centro Ricerche Produzioni Animali – C.R.P.A. S.p.A.