Descrizione
Lo scopo principale di questo progetto è la modellazione, costruzione e validazione sperimentale di sistemi ed impianti innovativi per lo sfruttamento energetico della biomassa legnosa ed erbacea proveniente dalla manutenzione dell’alveo fluviale del fiume Secchia. Difatti, è noto che la corretta manutenzione dei corsi d’acqua è una delle più importanti pratiche per garantire la sicurezza degli stessi. La proliferazione di arbusti e cannicci in fiumi e canali ha come effetto il rallentamento dell’onda di piena che va ad intensificare lo stress sugli argini. Pertanto il taglio della vegetazione legnosa ed erbacea è fondamentale al fine di garantire il ripristino delle sezioni minime di deflusso. Il progetto si articolerà nelle seguenti fasi: la biomassa recuperata da attività di manutenzione ordinaria verrà suddivisa e la parte più legnosa verrà testata come combustibile in micro-impianti di gassificazione per produrre l’energia elettrica necessaria per la manutenzione stessa. Il sottoprodotto di questo processo è carbone vegetale, questo sarà applicato come ammendante/fertilizzante sugli argini dell’alveo fluviale al fine di irrobustire la vegetazione riducendo il rischio di rottura dell’argine stesso. La frazione di biomassa erbacea di qualità inferiore è difficilmente trattabile in gassificazione poiché a causa del processo di manutenzione è ricca di impurità. Per cui, un campione di questa biomassa sarà pirolizzata al fine di produrre un carbone vegetale ricco di silicati il quale verrà successivamente utilizzato come componente per la produzione di materiali da costruzione biosostenibili come ad esempio laterizi e mattoni che possono essere utilizzati per la costruzione di piste ciclabili fluviali e/o muri di protezione delle stesse.
Obiettivi
Lo scopo del progetto è caratterizzare numericamente e sperimentalmente il recupero di biomassa per fini energetici dalla manutenzione fluviale del fiume Secchia. In particolare, attraverso modelli di produttività elaborati dal CREA e rilievi di campioni di biomassa a cura di un’azienda incaricata alla manutenzione del fiume Secchia in collaborazione con UTA, sarà possibile quantificare la quantità e la tipologia di biomassa ottenibile dalla manutenzione di 1 km lineare di alveo fluviale Secchia. La biomassa ottenuta verrà classificata in biomassa legnosa per la gassificazione e biomassa erbacea idonea per la pirolisi. Un ulteriore obiettivo è la modellazione della conversione termochimica della biomassa tramite processi di gassificazione e pirolisi. I risultati della modellazione verranno validati sperimentalmente attraverso la pirolisi e la gassificazione di campioni di biomassa in micro impianti sperimentali a disposizione del laboratorio INTERMECH MORE e in collaborazione con CIRI-MAM. In particolare, verrà valutata la resa energetica del processo di gassificazione in termini di kWh di energia elettrica e termica per ogni kg di biomassa consumata. Verrà anche valutata la quantità e la qualità del carbone vegetale in uscita dal sistema di gassificazione per ogni kg di biomassa consumata. Tale carbone sarà analizzato chimicamente e verranno svolti test di tossicità dal CIDEA. Verrà poi studiato il suo utilizzo come fertilizzante in colture di Arundo del CREA. Difatti, verrà applicato direttamente in campo e sarà valutata la risposta della coltura in termini di aumento di produttività. Per quanto riguarda la pirolisi, saranno svolti dei test sui campioni di biomassa al fine di valutare il calore necessario per il processo e la quantità e qualità di carbone vegetale ottenibile per ogni kg di biomassa in ingresso nel pirolizzatore. Tali dati verranno preliminarmente ottenuti tramite modellazione, i test sperimentali saranno d’aiuto per la validazione dei modelli di pirolisi utilizzati. Il carbone ottenuto verrà poi utilizzato dal laboratorio INTERMECH MORE per produrre elementi di edilizia biosostenibile come laterizi e mattoni sia tradizionali che alleggeriti.
Risultati
Il progetto garantirà ricadute di assoluto rilievo al settore, dimostrando la possibilità di recuperare in termini energetici parte dei rifiuti lignei degli alvei fluviali e di produrre, in maniera economicamente ed ecologicamente sostenibile, nuovi materiali carboniosi utilizzabili come fertilizzanti e per la produzione di nuovi laterizi per costruzioni. Tali peculiarità garantiscono, ad oggi, una certezza di applicazione strategica nel settore delle costruzioni e della messa in sicurezza degli alvei, dove le soluzioni ad oggi utilizzate risultano particolarmente dispendiose e non in linea con gli obiettivi di sviluppo inerenti la decarbonizzazione (obiettivi UE al 2030). Il consorzio di Ricerca costituito da INTERMECH MORE, CREA, CIDEA e CIRI-MAM, grazie alle collaborazioni in essere, garantirà ricadute industriali certe e durature sul territorio Emiliano Romagnolo in settori tra loro trasversali, a partire dal settore della realizzazione di impianti di pirolisi e di gassificazione, a quello delle aziende di bonifica fino all’interesse delle amministrazioni locali (es. comuni) e al settore delle costruzioni (dove sono di interesse sia l’utilizzo di materie prime più ecosostenibili sia la capacità coibente con accezioni funzionali differenti a seconda della destinazione d’uso). La trasversalità delle ricadute è garantita anche dal network di interlocutori industriali ad oggi raccolti attorno all’idea progettuale, che vede oltre alla partecipazione diretta di Syn-gas s.r.l. e Boschiva F.lli Valentini s.r.l., altre realtà industriali che già collaborano da anni con gli Enti di ricerca del consorzio proponente. Sarà effettuata una caratterizzazione qualitativa delle biomasse raccolte nell’alveo dei fiumi, in ragione della loro variabilità di composizione, in particolare della frazione di biomassa legnosa ed erbacea. Verrà stimato un indice di produttività medio di biomassa legnosa ed erbacea per km lineare di alveo fluviale manutenuto. Questi indici saranno utilizzabili come benchmark dalle aziende che si occupano di manutenzione fluviale, tra cui la stessa Boschiva F.lli Valentini s.r.l., e verranno studiate best practice di manutenzione al fine di minimizzare gli scarti lasciati sull’alveo e la pulizia di raccolta degli stessi. Per tali aziende si apre quindi una vera e propria filiera di vendita dei sottoprodotti che possono creare profitto per le aziende, incentivare la manutenzione ed apportare benefici ambientali. Sarà poi modellato e caratterizzato sperimentalmente il processo di gassificazione per la biomassa legnosa e di pirolisi per la biomassa erbacea su impianti sperimentali pilota. Questo permetterà alle aziende che producono gassificatori e pirolizzatori, tra cui la stessa Syn-gas s.r.l.s., di industrializzare il processo ed arrivare sul mercato con un nuovo prodotto ad hoc per un sottoprodotto assimilabile al verde pubblico, molto abbondante e ben distribuito sul territorio. Un ulteriore output del progetto è la produzione di mattoni e piastrelle dal carbone derivante dalla pirolisi della frazione erbacea. Il processo di produzione potrà essere utilizzato dalla aziende presenti in regione, per creare nuovi prodotti più ecosostenibili utilizzando carbone vegetale sottraendo CO2 dall’atmosfera quindi attuando un opera di sequestro del carbonio. Infine, al termine del progetto saranno disponibili informazioni relative a due annate sugli effetti dell’applicazione del biochar sulla produttività dell’Arundo e sulla utilizzazione dell’azoto applicato alla coltura con questo substrato.
Descrizione delle attività
Il coordinamento e la gestione del progetto sarà a cura del centro INTERMECH MORE. Per quanto riguarda invece gli obiettivi realizzativi, inizialmente sarà valutata dal CREA in collaborazione con UTA e Boschiva F.lli Valentini s.r.l. la produttiva e la qualità di biomassa legnosa ed erbacea derivante dalla manutenzione di 1 km lineare di alveo fluviale del Secchia. CREA analizzerà anche la composizione e l’umidità iniziale della biomassa raccolta. Successivamente, INTERMECH MORE in collaborazione con CIRI- MAM e l’azienda Syn-gas s.r.l.s. svolgeranno test di gassificabilità della biomassa legnosa su un impianto sperimentale e svilupperanno un reattore pirolitico per i test di pirolisi della biomassa erbacea. Il biochar prodotto dalla gassificazione sarà analizzato dal CIDEA ed utilizzato dal CREA per valutarne l’effetto sul culture di Arundo Donax. Il carbone di qualità inferiore prodotta dalla pirolisi sarà sempre analizzato dal CIDEA e utilizzato da INTERMECH- MORE per la produzione di materiali per la bioedilizia quali laterizi e mattoni. Sempre INTERMECH MORE si occuperà della diffusione, disseminazione e valorizzazione dei risultati.
Centro interdipartimentale per la ricerca applicata e i servizi nel settore della meccanica avanzata e della motoristica INTERMECH MORE
Il laboratorio BEELab (Bio-Energy Efficiency Lab) del centro interdipartimentale INTERMECH MORE si occuperà della parte di gassificazione e pirolisi all’interno del presente progetto. Il BEELab deriva dall'esperienza pluriennale sulle bioenergie del gruppo di Fisica Tecnica. Per quanto riguarda la produzione di materiali per l’edilizia sostenibile da carbone di pirolisi, il gruppo di riferimento all’interno del centro INTERMECH è quello dell’area chimica che da oltre 20 anni ha sviluppato prodotti e tecnologie per la valorizzazione e l’inertizzazione di rifiuti nel settore dei materiali da costruzione.
Referente: prof. Paolo Tartarini
paolo.tartarini@unimore.it
Centro di ricerca per le colture industriali CREA-CIN (Consiglio per la ricerca in agricoltura ed analisi dell’economia agraria)
Il Centro di Ricerca per le Colture Industriali (CREA-CIN) si occupa di specie di interesse per l’agro-industria, attuando ricerca integrata nei settori genetico, agro-ambientale e biochimico. Gli obiettivi sono: - la costituzione varietale mirata prevalentemente ad aspetti qualitativi e di adattabilità; - lo sviluppo di itinerari agrotecnici sostenibili e biologici anche in rapporto a cambiamenti climatici; - la produzione di biomateriali; - l’isolamento e caratterizzazione di molecole bioattive di origine vegetale.
Referente: dott. Enrico Ceotto
enrico.ceotto@entecra.it
Centro interdipartimentale per l’energia e l’ambiente CIDEA (Università di Parma)
Il CIDEA si propone quale struttura dell’Ateneo di Parma in grado di fornire, attraverso una concreta sinergia tra le diverse competenze scientifiche e tecniche dei dipartimenti partecipanti, un supporto concreto ai soggetti interessati, sia in termini di R&S che di Formazione ed Educazione, alle tematiche relative alle fonti energetiche esistenti ed utilizzabili sul territorio, ai processi di generazione, conversione, trasporto, gestione e utilizzazione dell’energia, ed agli impatti derivanti sull’ambiente e sugli esseri viventi.
Referente: Agostino Gambarotta
agostino.gambarotta@unipr.it
Centro interdipartimentale per la ricerca industriale di meccanica avanzata e materiali CIRI-MAM (Università di Bologna)
Il CIRI MAM si occuperà in collaborazione con il laboratorio Intermech MoRe della realizzazione del OR 2. Il CIRI-MAM metterà a disposizione le proprie risorse interne in termini di personale a tempo indeterminato già attivamente impegnato nella ricerca sullo sviluppo e progettazione di impianti di pirolisi, pirogassificazione e gassificazione di biomasse, sul recupero di materie prime seconde, sulla caratterizzazione dei prodotti ottenuti (syngas e biochair) e sulla loro ottimizzazione allo scopo di assicurare un vantaggio ambientale ecosostenibile. Inoltre, dispone per il progetto personale dedicato con comprovata esperienza nel campo della caratterizzazione chimica e della chimica industriale, fruendo della possibilità di assumere un giovane ricercatore specializzato.
Referente: Prof. Loris Giorgini
loris.giorgini@unibo.it
Unione delle Terre d’Argine UTA (Comuni di Carpi, Campogalliano, Novi di Modena e Soliera)
L'Unione delle Terre d'Argine è un ente locale autonomo, costituitosi nel 2006, che aggrega i quattro Comuni di Campogalliano, Carpi, Novi di Modena e Soliera. Presenta una popolazione di 104.826 abitanti che si estende su una superficie di 269.98 km². Fin dalla sua costituzione nel 2006, l'Unione offre una pluralità di funzioni e servizi e ha come finalità, assieme ai Comuni che la costituiscono, la soddisfazione dei bisogni, il progresso del benessere economico, sociale e culturale della comunità locale di riferimento. L'attenzione ai temi ambientali, in termini di tutela, valorizzazione delle risorse naturali ma anche di ottimizzazione ed efficientamento energetico, è ugualmente una priorità dell'Ente e dei quattro Comuni che ne fanno parte.
Referente: Assessore Chiara Pederzini chiara.pederzini@comune.campogalliano.mo.it