Efficientamento nel cambio della dieta

Azienda agricola CAZZOLA

Caso applicativo di successo di un cliente che grazie a BioBANG è riuscito ridurre nettamente la viscosità del prodotto nei digestori, consentendogli di attuare un graduale cambio di biomasse utilizzate per alimentare giornalmente il proprio impianto biogas, riducendo il costo stesso della dieta e proiettandosi così verso un futuro repowering del proprio impianto da biogas a biometano.

azienda agricola cazzola

Foto dell’azienda agricola Cazzola con vista dell’impianto biogas (a sinistra)

Descrizione

L’azienda agricola Cazzola, negli ultimi anni ha dato molta importanza alle energie rinnovabili, in particolare nel settore della digestione anaerobica. In totale sono stati costruiti in successione 2 impianti biogas (il più vecchio nel 2010, mentre il più recente nel 2012) che producono entrambi 1MW/h di energia elettrica e 500 Nm3/h di biogas.

L’impianto su cui è stato installato BioBANG è quello di più recente costruzione, costituito da vasca di idrolisi, digestore primario e post-digestore. In fase di costruzione, l’impianto è stato progettato per essere alimentato principalmente a insilato di mais e scarti reflui zootecnici con un tempo di ritenzione pari a 30 giorni sul fermentatore primario.

Infatti, al momento dell’installazione di BioBANG l’impianto veniva alimentato giornalmente con 42 t di insilato di mais e 10 t di letame bovino.

DATI IMPIANTO
E.elettrica prodotta1 MW/h
Biogas prodotto500 Nm3/h
Tempo di ritenzione30 gg
Dietainsilato di mais42 t/gg
letame bovino10 t/gg
Tab. 1. – Dati Impianto biogas dell’azienda agricola Cazzola

Il cliente ha deciso di installare BioBANG sull’impianto per 2 obiettivi precisi:

  1. Migliorare la viscosità del prodotto all’interno della vasca di idrolisi in modo tale da poter inserire una maggior quantità di biomassa difficile (letame e triticale/loietto) senza avere successivi problemi legati alla formazione di floating layers o croste superficiali.
  2. Grazie al miglioramento della viscosità, ridurre le quantità di insilato di mais, sostituendolo gradualmente con sottoprodotti aziendali a costo zero (letame bovino con lettiera e pollina) e con colture agricole più economiche (insilato di triticale, frumento o loietto) in modo da poter risparmiare sul costo totale della dieta giornaliera e da iniziare a tramutare la gestione aziendale verso una futura conversione dell’impianto a biometano.

BioBANG è stato installato in trasferimento dal fermentatore principale alla vasca di idrolisi nell’ottobre del 2018. Attualmente BioBANG lavora 2 m³/h di prodotto con un Energy Rate pari a 7,5 kW/m³

DATI BioBANG
Data avviamentoOttobre 2018
Metodo di installazionein ricircolo tra F1 e vasca d’idrolisi
Flow Rate2 m³/h
Energy Rate7,5 kW/m³
Tab. 2. – Caratteristiche operative e di installazione di BioBANG sull’impianto.

Evidenze

Riprese effettuate durante il primo avviamento di BioBANG sull’impianto del cliente.

Dal seguente video si possono notare le differenze tra il campione di prodotto “tal quale” e il campione di prodotto trattato con la cavitazione.

Già dopo pochi minuti dall’avviamento di BioBANG sull’impianto si può notare come il prodotto cavitato dimostri un importante miglioramento nella sua viscosità e nella riduzione della dimensione delle particelle rispetto al campione originale.

Risultati ottenuti:

Dopo circa 6 mesi dall’installazione di BioBANG il cliente è riuscito a conseguire i seguenti risultati:

1. Viscosità: subito dopo l’avviamento di BioBANG si è notato un netto miglioramento della viscosità del prodotto in tutte le vasche. Dopo 6 mesi la viscosità era già diminuita oltre il 50% nella vasca d’idrolisi e nel fermentatore primario e oltre al 25% nel post-fermentatore. Questo netto miglioramento ha permesso al cliente di ottenere i seguenti vantaggi:

  • Ridurre la quantità di liquido a favore del solido, riuscendo così ad ottimizzare la dieta giornaliera senza allungare i tempi di ritenzione dell’impianto.
  • Ottimizzare la potenza assorbita ed i tempi di lavoro dei sistemi di miscelazione e di pompaggio all’interno di tutte le vasche. Questo ha permesso al cliente, non solo di ammortizzare gli autoconsumi derivati dal funzionamento di BioBANG, ma di ridurre anche gli autoconsumi dell’impianto fino all’ 1% sul totale.
2. Cambio dieta: La riduzione della viscosità oltre al 50% nella vasca di idrolisi ha risolto la più grossa criticità per l’impianto: non riuscire a inserire nell’impianto biomasse a maggior contenuto di fibra, senza avere ripercussioni sulle miscelazioni.
Grafico 1. Tipo e quantità di Biomasse utilizzate per alimentare l’impianto pre e post BioBANG

Già dopo 6 mesi dall’avvio di BioBANG l’azienda agricola Cazzola ha rivoluzionato la propria dieta giornaliera (grafico 2) mantenendo costante la produzione in termini dienergia elettrica e gas, senza aumentare le diluizioni e i tempi di ritenzione dell’impianto, ma soprattutto senza avere problemi di croste e floating layers legati all’aumento di fibra nelle vasche. La quantità di silomais è passata ad essere da 42 a 16 t/giorno e la dieta è stata integrata con ulteriori 10 t/giorno di letame bovino con lettiera e 20 t/giorno di insilato di triticale o loietto (a seconda delle disponibilità stagionali).

Questo progressivo cambio nella dieta ha permesso al cliente di risparmiare circa 26 tonnellate di insilato di mais al giorno, la biomassa più costosa all’interno della “ricetta” giornaliera. Al netto dei nuovi costi derivati dall’integrazione del letame e dell’insilato di triticale o loietto, il cliente risparmia circa 300 € al giorno rispetto alla dieta precedente (dati forniti direttamente dal cliente) (vedere tabella 3).

Insilato di maisLetame bovinoTriticale/LoiettoCosto giornaliero
t/ggt/ggt/gg€/gg
PRE-BioBANG42100€ 2.100,00
POST-BioBANG162020€ 1.800,00
RISPARMIO€ 300,00
Tab. 3 – Confronto tra dieta “Pre” e “Post” BioBANG

I benefici ottenuti dal risparmio avuto sui consumi dei sistemi di miscelazione e pompaggio e sulla dieta giornaliera, Sono stati confermati anche dai dati che l’azienda agricola Cazzola ha fornito riguardo ai costi di produzione per 1 Nm³/h di gas che essa affrontava originariamente e che sta affrontando dopo l’installazione e la messa in avviamento della nostra tecnologia innovativa (vedere tabella 4).

COSTI PRODUZIONE GAS
Gas prodotto
(Nm³/h)
costo produzione
(€/Nm³ )
Costo
giornaliero
(€/gg)
Costo annuale
(€/anno)
PRE – BioBANG5000,425.0401.839.600
POST – BioBANG0,364.3201.576.800
RISPARMIO0,06720262.800
Tab. 4. – Costi sostenuti dall’azienda per produrre 1 Nm³/h di biogas, pre e post BioBANG

Come si può vedere dai dati, il nostro cliente ha osservato che, al netto degli autoconsumi e dei costi gestionali dell’impianto, dopo 6 mesi dall’avviamento di BioBANG il costo per produrre 1 Nm³/h di gas è sceso da 0,42 € a 0,36€ con un risparmio netto di 0,06 € per Nm³/h.

Tenendo conto che l’impianto produce 500 Nm³/h di biogas, una riduzione di 0,06 € per Nm³/h corrisponde a 720 € al giorno che l’azienda agricola Cazzola riesce a risparmiare rispetto alla sua situazione precedente.

Conclusioni ed obiettivi futuri

I risultati ottenuti dal monitoraggio dell’impianto hanno dimostrato, dunque, che BioBANG ha apportato come beneficio diretto la riduzione fino al 50% della viscosità all’interno della vasca d’idrolisi e del fermentatore primario.

Questo netto miglioramento della viscosità, ha permesso dunque all’azienda agricola Cazzola di raggiungere, già nell’arco di 6 mesi dal primo avviamento di BioBANG, gli obiettivi che si era prefissata di raggiungere al momento dell’installazione:

  • Ottimizzare la potenza e il tempo di lavoro dei sistemi di miscelazione e pompaggio per ridurre gli autoconsumi giornalieri dell’impianto.
  • Semplificare la gestione e il monitoraggio dell’impianto. Il cliente ha potuto incrementare l’ utilizzo di biomasse a maggior contenuto di fibra, senza avere complicazioni derivate dall’aumento della viscosità e dalla formazione di floating layers o croste superficiali
  • Ridurre gradualmente il costo della dieta giornaliera, adottando una dieta maggiormente ricca in fibre per iniziare un primo avviamento dell’impianto verso un futuro repowering da biogas a biometano.

Grazie dunque ai risultati raggiunti, al netto dei costi fissi (CAPEX) e variabili (OPEX) di BioBANG (vedere tabella 5),

COSTI BioBANG
TipologiaCosto (€)TOTALE
CAPEXAcquisto BioBANG
Trasporto
Installazione
189.900
2.000
2.000
232.000 €
OPEXAutoconsumi
Manutenzione ordinaria
37.000
2.000
Tab. 5. – Costi fissi e costi operativi di BioBANG

L’azienda agricola Cazzola ha previsto un rientro nei costi di investimento dovuti all’acquisto e al funzionamento di BioBANG già entro un anno dall’avviamento (tabella 6).

GUADAGNO NETTO AL 1° ANNO
RISPARMIO NETTOCAPEX/OPEXTOTALE
262.800232.00030.800
Tab. 6. – Guadagno netto dell’azienda Cazzola, dopo il primo anno di operatività di BioBANG

In conclusione è possibile dire che i risultati finora ottenuti grazie al lavoro di BioBANG, fanno parte di un progetto di ottimizzazione dell’impianto (in termini di gestione e costi) tutt’ora in fase di sviluppo. Infatti il cliente ha fissato di raggiungere nel medio/lungo periodo i seguenti obbiettivi:

  • BREVE PERIODO: Ridurre in maniera graduale e costante la quantità di insilato di mais caricata giornalmente nell’impianto, aumentando in maniera proporzionale le quantità di letame e pollina.
  • LUNGO PERIODO: Riuscire ad installare un’altra unità di BioBANG anche sull’altro impianto biogas in maniera da poter iniziare una conversione da biogas a biometano anche di quest’ultimo.

L’obiettivo a lungo raggio che si è posta l’azienda agricola Cazzola è infatti quello di ridurre sempre di più il quantitativo di insilato di mais, fino a sostituirlo completamente con letami e colture agricole più economiche in vista dei prossimi incentivi per una conversione completa dei propri impianti da biogas a biometano.

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