Gruppo di lavoro
“Prodotti e Processi chimici”
Valutazione dell’utilizzo di alghe per la produzione energetica
mediante approccio LCA
Michele Aresta *, Grazia Barberio °, Angela Dibenedetto *
*Dipartimento di Chimica, Università degli Studi di Bari, ° ENEA Bologna
Abstract
Viene presentato l’approccio LCA alla produzione di biocombustibili da biomassa acquatica (opportuni ceppi di alghe), seguendo l’intero ciclo di vita dal recupero di
CO2 da impianti di produzione di energia elettrica, alla sua fissazione nelle alghe ed alla conversione della biomassa acquatica. E’ stato sviluppato un software
(COMPUBIO) in grado di effettuare la valutazione energetica del sistema per: cattura e distribuzione del CO2; crescita algale e tecnologie di conversione per via
biologica (digestione anaerobica) o termochimica (gassificazione, pirolisi, liquefazione, estrazione con solvente e fluidi supercritici).
Introduzione
E’ stata investigata l’opportunità di utilizzare la biomassa acquatica per produrre biodiesel, valutando la fattibilità di processo, le rese e gli impatti ambientali.
Poiché la biomassa acquatica può crescere in atmosfera arricchita con CO2, questo lavoro vuole proporre un’ulteriore strategia di cattura ed utilizzo di CO2
proveniente da fonti concentrate.
Vantaggi dell’utilizzo della biomassa acquatica, rispetto a quella terrestre:
-maggiore efficienza fotosintetica,
-crescita in condizioni non restrittive in termini di nutrienti e pH,
-limitato bisogno di superficie terrestre.
Si intende valutare la performance ambientale del sistema attraverso l’utilizzo della metodologia di LCA, già in uso per la valutazione dell’utilizzo di biomassa
terrestre a fini energetici. I dati di inventario di alcune fasi del processo (coltura dei ceppi ed estrazione di lipidi dagli stessi) derivano da misure sperimentali
(Università degli Studi di Bari) mentre gli altri sono di letteratura.
Sistema analizzato
Reflui
acquacoltura
Ee
Trattamento
gas (MEA)
CO2
Produzione
nutrienti
Ø
H2O
Ø
Mezzo di crescita alghe
Ø
Ø
Pompaggio gas
Crescita alghe
T
Transesterificazione
bio-oil
Conversione
alghe
Biodiesel
Intero flue gas
Fig. 1-Schema del sistema analizzato
Analisi energetica e COMPUBIO
E’ stato messo a punto un software per la valutazione energetica, COMPUBIO, strutturato secondo l’approccio LCA. Le finalità del software sono mirate ad ottenere il
bilancio energetico secondo le elaborazioni dei dati in virtù delle scelte operate dall’utilizzatore sulle variabili presenti: feedstock dell’impianto di produzione dell’energia
e recupero di flue gas, trasporto del gas (intero gas o CO2 separato) dall’impianto alle vasche di crescita della biomassa, modalità di pompaggio CO2 in vasca, rapporto
di fissazione di CO2 nel ceppo algale, modalità di aggiunta di nutrienti nelle vasche (produzione diretta o recupero di reflui provenienti da altre attività), produzione di
micro/macro alghe, eventuale essiccamento della biomassa raccolta, tecnologie di conversione delle alghe.
I risultati dell’applicazione con COMPUBIO sono forniti per due casi applicativi:
macroalghe e microalghe (Figura 2a e 2b).
La Tabella 1 indica le variazioni del bilancio energetico del sistema, al variare di
alcuni parametri sensibili individuati nello studio.
Tab.1-Bilancio energetico calcolato con COMPUBIO in funzione della variazione di alcuni parametri
a
b
Fig. 2-Bilancio energetico ed esempio applicativo di COMPUBIO: a.macroalghe; b. microalghe
Parametri
1 Impianto
2 Flue gas
Macroalghe
standard
Separazione di CO2 con MEA Intero flue gas
3 Coltivazione
alghe
4 Essiccamento
5 Tecnologia di
conversione
Recupero
reflui
6 Bilancio
energetico [MJ]
10118
Aggiunta
Recupero
nutrienti
reflui
no
Digestione anaerobica
10000
9790
Microalghe
standard
Separazione di CO2 con MEA Intero flue gas
Recupero
reflui
7178
Aggiunta
Recupero reflui
nutrienti
si
Gassificazione
2628
6850
Conclusione
Il sistema messo a punto consente di effettuare una valutazione energetica dell’intero ciclo di vita in maniera dinamica per valutare la variazione di parametri sensibili
e di condizioni operative stabilite lungo tutto il ciclo di vita della biomassa selezionata. Tale software è in via di completamento attraverso l’analisi ambientale ed
economica, secondo l’approccio LCA.
Per info e contatti: www.reteitalianalca.it; [email protected]
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