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Diversificare la produzione di biomassa solida tra bioprodotti ed energia: biochar, biolignite e prodotti trattati termi

Introduzione
Generalità – alcuni ambiti applicativi
Panoramica sui prodotti da trattamento termico
Confronto tra le proprietà
Carbone vegetale
Biochar e carboni attivi
TorWash tecchnology
Esempi di impianti, Impianti - Torrefazione
Conclusioni

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Atti di convegni o presentazioni contenenti case history
mcTER Forest giugno 2017 La sostenibilità della filiera legno-energia. “Winter package”, sottoprodotti, nuovi biocombustibili, soluzioni innovative per uso industriale

Pubblicato
da Benedetta Rampini
mcTER Forest 2017Segui aziendaSegui




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Estratto del testo
Gli atti dei convegni e pi di 7.500 contenuti su www.verticale.net Termotecnica Industriale Pompe di Calore Termotecnica Industriale Pompe di Calore Diversificare la produzione di biomassa solida tra bioprodotti ed energia: biochar, biolignite e prodotti trattati termicamente Renato Nistri McTER ' Milano La sostenibilit della filiera legno-energia. 'Winter package', sottoprodotti, nuovi biocombustibili, soluzioni innovative per uso industriale Gioved 29 Giugno 2017 ' Milano 01 Introduzione 03 02 Panoramica sui prodotti da
trattamento termico
04 Esempi di impianti Conclusioni 2 Sommario 01 Introduzione Torrefazione ' Bassa T (180-280C) ' Breve tempo di residenza (decine di minuti) ' Processo a p atmosferica ' Miglioramento sostanziale della macinabilit ' Aumenta la densit energetica ' Resa in solido 80-90% Carbonizzazione ' T > 300C ' Autoterma (calore fornito internamente) vs Al oterma (calore fornito esternamente) ' In pressione / p atm ' Processi batch / continui ' Possibilit di recupero dei gas per processo o generazione di energia termica ' Resa in solido 15-35% Generalit Carbonizzazione Idroterma (HTC) ' Processo in ambiente liquido (acqua) ' Ideale per feed umidi ' Pressione 10-40 bar e T 180-250C ' Tempo di residenza 0.5-12 h ' Resa in solido fino a 50-60% 4 Torrefazione ENERGIA ' Combustione (++) ' Co-combustione (+++) PRODOTTI ' Trattamenti superficiali in arredo/edilizia/lavorazione legno (-) Carbonizzazione PRODOTTI ' Metallurgia (+++) ' Carboni attivi (++) ' Barbecue (+) ENERGIA ' Combustione domestica ' PVS (+) Generalit ' alcuni ambiti applicativi Carbonizzazione Idroterma (HTC) ENERGIA ' Co-combustione (+) ' Trattamento rifiuti organici (-) ' Carboni attivi (-) 5 02 Panoramica sui prodotti
da trattamento termico
Confronto tra le propriet HTC <10 20-23 <50 45-70 Source: CanmetENERGY Natural Resources Canada 7 Esempi di materiale torrefatto 8 Uso del carbone vegetale Domestici:
alimentare riscaldamento Industriali:
chimica metallurgica cementizia filtri e carboni attivi gas Speciali:
agricoltura (biochar) mangimi aviari e animali farmaceutica pigmenti EUROPA (EU-27)
Consumo tot: 1.3-1.4 Mt/anno
Produzione tot: 0.4 Mt/anno
' IMPORT '1 Mt/anno per un valore di circa 500 M'/anno ITALIA
Il BEN riporta che 0.016 Mt/anno di produzione.
La FAO stima 0.07 Mt/anno di consumo. Carbone vegetale - mercato fonte: FAO-FAOSTAT, 'Wood Charcoal Trade Statistics,' vol. 1, p. 56, 2014 World charcoal production (FAO): 51.7 Mt/y 10 ' Processo continuo(RT: 5h) ' Efficienza: 24 % ' Dimensione biomassa: piccola ' Autotermico ' energia termica da gas ' Basso CAPEX ' Taglia piccola (agricola/forestale) RE-CORD (CarbOn) ' Processo continuo (RT: 8h) ' Efficienza: 25 % ' Dimensione biomassa: piccola ' Gas usati per processo ' Alto CAPEX ' Taglia industriale Lambiotte Forni tradizionali ' Processo Batch (RT: giorni) ' Efficienza: 8-12% ' Dimensione biomassa: tronchi ' Autotermico ' gas pirolitici dispersi ' Basso CAPEX/manodopera elevata ' Taglie medio/grandi La scelta dipende dal tipo di prodotto (BBQ, metallurgia, biochar..) e dal relativo mercato Carbone vegetale - tecnologie e scale 11 12 Carbone vegetale - tecnologie tradizionali Carbone vegetale - tecnologie tradizionali 13 Carbone vegetale - barbecue ' Mercato ' Internazionale (US) ' Forte produzione cinese (tecnologie) ' In crescita in Europa ' Possibile da residui, a differenza del lump charcoal Lump Briquettes C fisso > 75% 60% Ceneri <8% <18% Umidit <8% <8% Dimensioni < 10% > 80mm 80% > 20 mm < 7% < 10mm <10% <20mm Densit di mucchio >130 kg/m3 - Legante - Grado food ' no rischi UNI EN 1860-2 2005 14 Biochar e carboni attivi 15 Propriet del carbone attivo
' grande area specifica (da 500 a 1400 m2/g fino a valori alti come 2500m2/g) ' alto grado reattivo del a superficie ' effetto universale di adsorbimento ' formato favorevole dei pori Materie prime nel a produzione del CA
' Quasi tutta la materia organica ad elevata percentuale di carbonio pu teoricamente essere attivata per aumentare le relative caratteristiche sorbenti. ' Il legno (130.000 tons/year) di gran lunga la fonte pi comune di carbone attivo, seguita dal carbone (100.000 tonnel ate); ' I gusci del e noci di cocco (35.000 tonnel ate) e la torba (35.000 tonnel ate) sono pi costose e meno prontamente disponibili. ' Sequestro (lungo periodo) di C nel suolo, riduzione emissioni CH4 & N2O, Energia Rinnovabile, riduzione di odori, risparmio di acqua, miglioramento fertilit e tessitura di alcuni suoli, sostituzione di componenti fossili in mezzi di coltura (torba, etc) Bioprodotti: integrazione impianto in distretto industriale 16 una bioraffineria di piccola scala ' Integrazione impianto 260 kg/h: ' ORC da 60 kWe (330 kWh in) ' BP migliore che per impianti di gassificazione ' Soluzione tecnologica in via di sperimentazione (attraverso bandi nazionali ed europei) HTC Progetto EU NEWAPP - INGELIA HTC. Bilancio di massa Progetto EU NEWAPP - INGELIA HTC. Esempio di caratterizzazione materiale prodotto da potature 17 18 TorWash technology (upgradingagri-residues) 19 TorWash technology (upgradingagri-residues) 20 TorWash tecchnology 03 Esempi di impianti Impianti - Torrefazione Gruppo di lavoro IEA Bioenergy (Task 32) Zilkha (Alabama, US) ' 275000 ton/anno 22 Impianti - Torrefazione Zilkha (Alabama, US) ' 275000 ton/anno 23 Impianti - Torrefazione fonte: IEA Bioenergy ' Task 32, 'Status overview of torrefaction technologies', 2015 24 Impianti - Carbonizzazione ' Profagus (DE) o Produzione di carbonel a 'lump' ed acido acetico ad elevata purezza o Tar recuperate per fornire calore e produrre aromi/additivi alimentari Impianto produttivo a Bodenfelde (DE) 25 Lambiotte Impianti - HTC venture nel mondo Dr. Kruse, 2015 26 Impianti - HTC ' Ingelia (SE) o Has been one of the first to develop the HTC technology o Ingelia hydrochar has HHV higher than 24 MJ/kg, carbon content higher than 60% and volatile matter between 50 and 70%. o Process water is suitable for biogas production ' SunCoal Industries (DE) o Patented the CarbonREN process o a wide range of biomass feedstocks can be converted, such as straw, wood chips, rice husks, waste from palm oil and fruit juice mil s, bagasse and so on, with a moisture content from 20 to 75% ' SmartCarbon (DE) o HTC for waste biomass: fermentation residues, sewage sludge, organic fraction of municipal solid waste SunCoal pilot plant Ingelia plant in Valencia One-reactor module in Leonberg, Germany 27 Impianti - HTC ' AVA-CO2 (CH) o AVA cleancoal has a 65% carbon content, a HHV between 25 and 30 MJ/kg and a very smal particle size (99% < 300 m). o Carbon efficiency and net energy efficiency of the process are respectively > 90% and > 70% ' TerraNova Energy (DE) o HTC for sewage sludge treatment. o can be integrated with an anaerobic sludge digestion plant, fulfil ing the HTC heat demand and recycling the excess water from the HTC to the digester. In this way the biogas yield can be increased by an additional 10%. ' Shinko Tecnos Co. (JP) o From 2007 it built several plants in Asia (Japan, China, Indonesia, Thailand, Sri Lanka) for fertilizer or solid fuel production, processing several kind of feedstock: sewage sludge, hospital waste, MSW, palm empty fruit bunch. K3-335 HTC-1 Pilot plant in Kaiserslautern, Germany 28 04 Conclusioni ' I trattamenti termici permettono di ampliare i campi di impiego di specifiche BM e materie organiche mitigando/migliorando alcune propriet ' Miglioramento della logistica (densificazione) ' Diversificazione del mercato ' Possibile la valorizzazione in impianti di combustione tradizionali (altrimenti preclusi) ' Vincoli specifici per i diversi settori di mercato ' Possibilit di valorizzare materiali organici a basso/nullo valore intrinseco (FORSU/ alcuni agro-residui) Conclusioni 30 31 Grazie per l'attenzione Renato Nistri renato.nistri@re-cord.org RE-CORD Renewable Energy Consortium for Research and Development Florence, Italy

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Diapositiva numero 1 Sommario Diapositiva numero 3 Generalit Generalit ' alcuni ambiti applicativi Diapositiva numero 6 Confronto tra le propriet Esempi di materiale torrefatto Diapositiva numero 9 Carbone vegetale - mercato Carbone vegetale - tecnologie e scale Carbone vegetale - tecnologie tradizionali Carbone vegetale - tecnologie tradizionali Carbone vegetale - barbecue Biochar e carboni attivi Bioprodotti: integrazione impianto in distretto industriale HTC TorWash technology (upgrading agri-residues) TorWash technology (upgrading agri-residues) TorWash tecchnology Diapositiva numero 21 Impianti - Torrefazione Impianti - Torrefazione Impianti - Torrefazione Impianti - Carbonizzazione Impianti - HTC venture nel mondo Impianti - HTC Impianti - HTC Diapositiva numero 29 Conclusioni Diapositiva numero 31


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