Guadagnare con la paglia La fermentazione della paglia · Samy13 / pixelio.de La fermentazione della paglia 1 Guadagnare con la paglia La fermentazione della paglia Autor: Dipl.-Ing

Samy13 / pixelio.de

www.lehmann-

maschinenbau.de La fermentazione della paglia

1

Guadagnare con la paglia

La fermentazione della paglia

Autor: Dipl.-Ing. Thilo Lehmann

www.lehmann-maschinenbau.de Strohfermentation 2

Produzione di biogas prima del compostaggio

Largomento & nessun grammo di paglia viene dal campo superato

Scomposizione aerobica / compostaggio

materiali di conferimento consumati, in particolare azoto

Conseguenza: rimozione dei nutrienti delle piante germinanti/in crescita

Conseguenza: aggiunta di azoto (fattore di costo), altrimenti diminuzione del costo del raccolto superiore al 10%*

digestione anaerobica libera CO2

digestione anaerobica / fermentazione = produzione effettiva di biogas

digestione anaerobica libera CH4 e CO2, dopo la combustione solo CO2

Utilit: produzione di energia elettrica e termica da biogas

Coseguenza: Mineralizzaione / trasformazione di materiali di conferimento (rimangono sostanzialmente nel liquido digestato / Fugat N : P : K)

Migliore utilizzabilit delle piante, buon legame con, hohes Luftporenvolumen

Differenze minime del bilancio CO2 tra marcimento e produzione di biogas

* Schtz, G. (1977); Ackerbauliche Varianten der Kombination von Glle- und Strohdngung zu Zuckerrben und Sommergerste bei industriemiger Produktion in der LPG Pflanzenproduktion Vereinte Kraft Vippachedelhausen; Dissertation, Martin-Luther-Universitt Halle-Wittenberg


Potenziali residui agricoli

In base a uno studio del DBFZ* in Germania sono a disposizione ca. 8 -13 Mio. t/a di

paglia residua per lo sfruttamento energetico.

SubstratiEuropa

(Mio. t)

Nel mondo

(Mio. t)

Paglia di frumento 133 354

Paglia di mais 29 204

Paglia di riso 4 731

Bagassa 0 181

Quelle: Biomass&Bioenergy 26 (2004) 361&375

* Informazioni di basse per uno

sfruttamento sostenibile di

residui agricoli per la produzione

di bioenergie

DBFZ (2011)

Utilizzando solo il dieci percento di questa energia della paglia si potrebbero costruire 260 impianti nuovi da 500 kW [Fraunhofer IKTS, BiogasJournal 1_2013]


Caratteristiche negative di paglia & Co

Alto contenuto di lignina

Alto contenuto di ceneri e di sostanze estranee, soprattutto nel letame

Alto contenuto di sostanza secca

La pratica attuale contro lo sfruttamento

Dispendio per raccolta e stoccaggio

Lavorazione difficile

Tecnica sofisticata ed energia di sminuzzamento

Galleggia nel fermentatore, alto dispendio di agitazione

Scarsa decomposizione nel fermentatore

Monofermentazione paglia/letame impossibile!

Molti prodotti e piante longeve non vengono sfruttate!

Gabi S

choenem

ann / pix

elio

.de


Ampliamento della scelta di substrati sfruttabili

Senza B. Con bioestrusione

Substrati non/poco utilizzati

Paglia di frumento

Letame/letame equino

Erba/insilato derba/paglia

Paglia di colza

Paglia di mais

Miscanthus


Bioextrusion by LEHMANN

Grazie alla decomposizione del 100% della sostanza secca organica fermentabile

(FoM) si hanno risparmi significativi di substrati, cio

Basse quantit di substrati

Bassi costi dei substrati

Bassi costi di logistica

Piccoli volumi di stoccaggio grazie alla separazione

Bassa necessit di superfici per spandimento

Rain

erS

turm

/ p

ixelio

.de

Massimizzazione del grado di decomposizione

Abbassamento dei costi


Componenti della biomassa

Substrati / Biomassa

Sostanza secca SS Acqua

Sostanza secca organica

SSo (Organico)

Anorganico

Lipidi Carboidrati Proteine Fibra grezza Minerali

Metano Anidride carb. Digestato Nutrienti


Lignocellulosi un substrato complesso

Paglia

Non trattata

Lisi cellulare,

Dopo bioestr.

Struttura cell.,

Non trattata

Paglia

Dopo la bioestrusione


Composizione della sostanza seccaConfronto tra paglia di frumento e mais

48%

30%

12%

10%

81%

11%

3%

5%

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

Stroh Mais

vergrbare oTS (Biogas) unvergrbare oTS Lignin Asche

Lisi meccanica e

ritenzione

Lisi della

lignina


Bioextrusion by LEHMANN

La bioestrusione provoca unaumento accelerato

della resa di biogas e di metano

Gerd Altmann / pixelio.de

Da sfibramento alla lisi cellulare

La fibra un supporto ideale per batteri

La fibra offre nutrienti e minerali

Migliora il rapporto C / N tramite messa a

disposizione e liberazione di contenuti di piante



Fermentazione di paglia (SS > 85%)

Fonte: Fraunhofer Gesellschaft IKTS Dresden

0

100

200

300

400

500

600

700

0 5 10 15 20 25 30 35 40

zu

fuh

rsp

ez. G

ass

um

me

(lN

/kg

oT

Rzu

)

Versuchsdauer (d)

Weizenstroh unbehandelt Weizenstroh extrudiert Weizenstroh NaOH-Vollaufschluss

588 Nl

535 Nl

441 Nl

Langzeitwert

520 Nl / kgoTRzu


Impianto IKTS nel centro di applicazione BioEnergie Phl


Lisi adattata al substrato

Tipo/ Substrato Principio attivo Vantaggi

B 22 B 74

Insilati, erba, paglia

Tipo finora dimostrato

> Per substrati omogenei

Costruzione semplice modulare

buona lisi del substrato

B 22 B 90 S2

Insilati, letame, paglia, erba, sfalci

Parte del processo allungata

> Per substrati mischiati, non

omogenei

costruzione modulare

ulteriore sfruttamento del substrato

struttura omogenea delle fibre

alto grado di sminuzzamento

attrito elevato

B 22 B 90 S3

Insilati, letame, paglia, erba,

sfalci, miscele acquose, frutta,

patate, piume, ossi

Parte del processo allungata

Fase sottile tramite coclea,

fondo a vaglio

> Per substrati umidi, non

omogenei; prosciugamento tramite

fondo a vaglio

Aumenta attrito tramite separazione

di liquido

struttura migliore delle fibre

alto grado di sminuzzamento

permette la lisi di substrati difficili e

rifiuti


Serie di bioestrusori

Estrusore da laboratorio

MSZ B15e

MSZ B22e

Per ricerca (Laboratorio)

e utilizzo a piccola scala


Serie di bioestrusori utilizzo industriale/agricolocostruzione modulare adattata al substrato

MSZ B44e MSZ B60 S3

MSZ B110eMSZ B74e


Aumento di resa del metano tramiteBioextrusion

0,0

50,0

100,0

150,0

200,0

250,0

300,0

350,0

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

ohne Bioextrusion mit Bioextrusion

Quellen: 1 Schs. Landesanstalt f. Landwirtschaft, 2 Biogas Oberfranken, 3 Prf- u. Forschungsinst. Pirmasens, Batchversuche nach VDJ 4630

Angaben in lN / kg oTS

+14% +26% +50% +50% +74% +11% +69% +19% +73% +84% +268% +27% +16%

1 1 2 2 2 2 2 2 3 2 2 2 2Mais

silag

e

Gra

ssilag

e

Str

oh

m. g

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ng

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Ko

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GP

-Fein

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oh

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ub

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Rap

ssil

ag

e

Hyb

rid

rog

gen

sil

ag

e


Tendenz der Leistungswerte* des Grsubstrates, bezogen auf TS

Consumo energetico medio

Parti soggette a usura per Bioextruder sotto 0,60 / t tal quale.

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24

20 30 40 50 60 70 80

TS - Gehalt

Leis

tun

g [

kW

h/t

FM

]


Ampliamento delle possibilit di substrati

Erba

Salvaguardia

dellambiente

Paglia MiscanthusBiogas Forum Bayern

Rudolpho Duba / pixelio.de

Carlosh von Irmer / pixelio.de



Fermentazione di miscanthus (SS > 80%)

Quelle: Biogas Oberfranken

Quelle: Biogas Forum Bayern


Bioestrusione con idrolisi a corrente verticale

Legenda:

1 Sciogliballoni

2 Contenitore sostanze estranee

3 Coclea dimmissione

4 Idrolisi con

5 lisi da estrusore + uscita

6 Pompa a coclea eccentrica con dosaggio a fugato

7 Tubazione, valvole, isolamento ecc.

8 scambiatore termico

- Integrazione nel comando dellimpianto intero -

Modulare Einheit


Idrolisi e bioestrusione

Legenda:

1 Presminuzzamento/soffiante

2 Coclea

3+4 Vasca a corrente verticale con

rastrello

5 Estrusore parte del processo

6 Pompa a imbuto

7 Comando


Bioestrusione con idrolisi

Legenda:

1 Trasporto balloni

2 Sciogliballoni

3 Uscita

4 Coclea verticale o soffiante

5 Coclea

6 Contenitore a corrente verticale

7 Nastro

8 Estrusore tubo nel tubo

9 Pompa a imbuto

Adatto per :

Paglia

Fieno


Trattamento della paglia lavaggio substrato +

bioestrusione

Legenda:

1 Trasporto balloni

2 Sciogliballoni/dosatore

3 Nastro duscita

4 Lavaggio substrato

5 Separazione corpi estranei

6 Bioestrusore con scarico liquido

7 Pompa a imbuto

8 Trattamento del liquido

(acqua, digestato, liquame)

Adatto per:

Letame

F.O.R.S.U.


Idrolisi con corrente a tappo e bioestrusione

Legenda:

1 Trasporto balloni

2 Sciogliballoni/dosatore

3 Bunker intermedio

4 Coclea di adduzione

5 Idrolisi

6 Raschiatore di uscita

7 Bioestrusore con uscita per liquido

8 Pompa a imbuto

Adatto per:

Mix di substrati

pagliosi


Fasi del pretrattamento a pi livelli

Sminuzzamento dei balloni a ~ 4 cm (fresa a rullo oscillante), alternativamente da

cumuli di fieno (dosatore)

Trasporto tramite coclea o soffiante

Coclea

Corrente verticale/sedimentazione/corrente a tappo

Digestato, liquame o acqua separati riscaldati tramite scambiatore tubo in tuboGlle

oder Wasser (ammorbidimento)

Aggiunta di urea (ammorbidimento, scioglimento, regolazione del rapporto C/N/P/S di

600/15/5/3)

Sedimentazione (Eliminazione di sostanze estranee come ceneri, sassi, metalli)

Uscita/fresatura

Estrusore conico tubo in tubo con zona di uscita liquido

Pompe con aggiunta di ricircolo dal fermentatore


Confronto tra paglia secca e idrolitica


Distribuzione nel contenitore

Paglia trinciata Paglia dopo la lisi


Vantaggi del pretrattamento a pi livelli

Basta una breve ritenzione

Diminuzione del consumo di corrente per la lisi (dimezzamento)

Miglioramento di quantit e qualit di lisi

Lisi fino allinterno della cellula tramite disintegrazione

Formazione di carboidrati a catena breve

Nutrienti e carboidrati (glucosi, polisaccaridi) a disposizione di batteri

Liberazione di enzimi della pianta (Pectinasi, Amilasi, Cellulasi), ha un effetto

accelerante

Condizioni di agitazione e pompaggio favorevoli

Abbassamento dei tempi di agitazione e del dispendio energetico


Idrolisi a corrente verticale e bioestrusione adattano paglia & co

al biogas

Miglioramento qualit di miscela/agitazione

Abbassamento della viscosit

Abbassare potenza pompe/garantire pompabilit

Aumento della prestazione

Miglioramento della redditivit

Processo di fermentazione stabile

Aumento della resa di gas

Meno substrati

Alta SS, alto carico organicoClaudia Hautumm / pixelio.de


Es. di impianti - 2 MWelektr. (monoferm. paglia)


Impianto di biogas Phl 499 kWel


Il nostro impianto pilota per la fermentazione

Aasecco 499 kW elektr.

- Inizio costruzione febbriao 2008

- Messa in servizio fine dicembre 2008

- Input ca. 30 t/d materia prima ricrescente

Impianto di biogas Phl 499 kWel

Input:

Letame paglioso, sfalci derba, insilato pianta intera

secca, insilato di mais, insilato derba e un alto

contenuto di erba del 55 %, paglia di colza

Vantaggi

- Nessuna idrolisi separata necessaria (alto

dispendio, alimentazione spesso difficile)

- Nessuna aggiunta di enzimi necessaria grazie all

lisi di catalizzatori nelle sostanze; gli enzimi per

composizione e decomposizione della pianta

contenuti nella parete cellulare sono a disposizione

- Basso autoconsumo energetico per substrati

difficili con contenuto lignocellulosico

- 100% decomposizione dell massa organica ferm.

Particolarit dellimpianto

- Bioextrusion

- Agitatori esterni con immisione di calore

- Separazione del digestato

- Compattamento/pellettaggio del digestato con

essiccazione

- Desolforazione secondo metodo BioPEAC


Repowering equipaggiamento di impianti esistenti

Miglioramento del grado di

decomposizione

Aumento del grado di decomp.

di sost. secca organica

Decomposizione semplice di

cellulosi ed emicellulosi

Senza Bioextrusion (lisi termo-

meccanica) molti substrati non sono

utilizzabili

Utilizzo in 150 impianti


Possibilit dellestrusore tramite lisi cellulare per

sfruttamento materiale ed energetico Per la lisi termomeccanica

Per agglomerazione alla parete esterna

Per plastificare/compattare

Per miscelazione/Compound

Per togliere liquido/separazione (scissione di

aminoacidi, acidi lattici)

Per la conversione di biomassa (conversione idrotermica)

per la produzione di alcol o HTC

Per la conservazione (insilamento)

Per la produzione di foraggio per maiali, polli e animali

piccoli (foraggio concentrato o pellet)


Grazie per lattenzione

LEHMANN Maschinenbau GmbH

Jocketa Bahnhofstrae 34

08543 Phl

Dipl.-Ing. Thilo Lehmann

Geschftsfhrer

Tel.: (+49) (0)37439 / 74410

Fax: (+49) (0)37439 / 74425

[email protected]

www.lehmann-maschinenbau.de

Mitglied des Fachverband Biogas e.V.

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