Bio-raffineria

Processo tecnologico

Uno degli elementi essenziali per realizzare una produzione di etanolo cellulosico che sia efficiente ed economica è lo sviluppo di Bio-raffinerie. Il concetto di una Bio-raffineria è analogo a quello di una raffineria di petrolio dove la materia prima, il petrolio grezzo è convertito in carburanti e in sottoprodotti quali fertilizzanti e plastiche.

Nel caso di una Bio-raffineria, le biomasse vengono utilizzate come materie prime per produrre oltre al Bio-etanolo una serie di sottoprodotti con valenza economica quali mangimi, combustibili, prodotti chimici, polimeri, lubrificanti, adesivi, fertilizzanti e energia per uso interno.

foto_03Pur essendo simili alle raffinerie operanti con idrocarburi di origine fossile, le bio-raffinerie si differenziano dalle prime in quanto si troveranno ad operare con una grande varietà di materie prime. Conseguentemente esse richiederanno per lo meno nelle prime fasi del processo produttivo più linee di preparazione e trattamento prodotto, che confluiranno ad un certo punto del processo produttivo in un’unica linea (reattori di conversione cellulosa in zuccheri per idrolisi enzimatica)

L’impianto proposto tenendo conto della realtà agroforestale italiana sarà dimensionato per convertire per mezzo di enzimi di seconda generazione una quantità di biomassa pari a circa 500.000 t/anno derivante da:

  • Residui di coltivazioni agricole
  • Residui di coltivazione forestale
  • Eccedenze agricole temporanee ed occasionali
  • Residui di lavorazione delle industrie agrarie e agroalimentari
  • Coltivazioni ad-hoc (agricole – boschive)
  • Rifiuti urbani cellulosici
  • Rifiuti industriali cellulosici

Suddividibili secondo la loro natura in tre tipologie distinte:

  • Materiali zuccherini – Materiali amidacei derivanti da coltivazioni o da eccedenze
  • Materiali ligneocellulosici derivanti da coltivazioni ad hoc (agricole e/o boschive)
  • Rifiuti urbani e industriali cellulosici

foto_06La carica enzimatica di seconda generazione utilizzata nella fermentazione in soluzione acquosa delle materie prime e in particolare per quelle di origine ligneocellulosica  sarà capace di far fermentare contemporaneamente sia il glucosio che lo xilosio.
L’impianto sarà capace di convertire almeno 500.000 t/anno di materie prime, sarà equipaggiato per poter operare in maniera Multipurpose sulle tre tipologie evidenziate e sarà costituito in breve dalle seguenti aree operative:

      • Ricevimento materie prime
      • Stoccaggio delle materie prime
      • Sminuzzamento e spremitura
      • Stoccaggio della biomassa
      • Movimentazione e caricamento vasche di pretrattamento
      • Pretrattamento delle materie prime
      • Pompaggio,filtraggio, recupero elementi non convertibili
      • Area reattori per la trasformazione in zuccheri per idrolisi enzimatica
      • Area di fermentazione con enzimi geneticamente modificati
      • Pompaggio,filtraggio, recupero elementi non trasformati in etanolo
      • Impiantistica per la captazione del biossido di carbonio
      • Distillazione per rendere anidro il Bioetanolo
      • Filtraggio e pompaggio esteno
      • Stoccaggio in serbatoi del prodotto finito
      • Impiantistica pneumatica, idraulica, elettrica.
      • Generatore di vapore per usi interni (pretrattamento biomasse cellulosiche)
      • Captazione e trattamento fumi

 

Ciclo produttivo

Il ciclo dell’impianto potrebbe quindi essere sintetizzato come di seguito:

Legno
Residui forestali
Residui Agroindustriali
Residui urbani
Matrice lignocerllulosica
Emicellulosa
Pretrattamento
Idrolisi Enzimatica
Zuccheri fermentabili
Fermentazione con enzimi trattati
Etanolo idratato
Deidratazione
Etanolo disidratato

La resa di un impianto alimentato con 500.000 t/anno di materie prime suddivise secondo le tre tipologie di seguito evidenziate:

10%materie prime GLUCOSICHE
15%materie prime AMIDACEE
75%materie prime LIGNEOCELLULOSICHE

sarà pari a circa 160.000.000 lt/anno di benzina equivalente (a fronte del rapporto esistente fra il PCI della benzina 32 MJ/lt e quello del bioetanolo 21MJ/lt), cioè circa 200.000 t/anno di etanolo anidro. Le materie prime suddivise nelle tre tipologie così come già è stato messo in evidenza, richiederebbero in termini di territorio agroforestale un’area pari a:

10%GLUCOSICHE 500.000 q/a≈800 ettari
15%AMIDACEE750.000 q/a≈7700 ettari
25%LIGNEOCELLULOSICHE1.250.000 q/a≈16000 ettari
25%RIFIUTI INDUSTRIALI CELLULOSICI1.250.000 q/a
25%RIFIUTI URBANI CELLULOSICI1.250.000 q/a

Sommando le singole aree si ricava una superficie pari a circa 30.000 ettari, corrispondenti a circa 300 Km2, che potrebbe essere racchiusa in un cerchio di circa 10 Km di raggio, che a seguito delle costruzioni presenti nel territorio e dell’orografia di un tipico territorio italiano dovrà essere incrementata fino a circa 20 Km di raggio. Peraltro le aree destinate a discarica si succedono mediamente ad una distanza di circa 40 Km.


Indicazioni economiche

  • In termini economici, un impianto dimensionato per convertire in Bioetanolo (160.000.000 lt/anno di benzina equivalente) mediante fermentazione in continuo con soluzione acquosa, una quantità di materie prime pari a 500.000 t/annodi origine cellulosica, potrebbe essere reso funzionante a fronte di un investimento di circa 60.000.000 Euro, per la costruzione vera e propria dell’impianto e 5.000.000 Euro per la fase ingegneristica presente la prima volta dal momento della progettazione fino all’avviamento in produzione dello stesso. Lo stesso impianto necessiterebbe di un’area di circa50.000/60.000 mq.

    La forza lavoro impiegata all’interno dell’impianto per renderlo funzionante sui 3 turni nelle aree  operative 24 su 24 ore e per un periodo di almeno 330 gg/anno, assommerebbe a circa 100 persone.
    I costi di produzione e di gestione dell’impianto, tenendo conto degli ammortamenti spalmati in un arco di 10 anni possono essere valutati a circa 46.500.000 Euro/anno.
    Il ricavo ottenibile dalla vendita della produzione di Bioetanolo, tenuto conto dello stesso carico di imposte presenti sul lt. di benzina equivalente assommerebbe a circa 68.160.000 Euro/anno.
    L’utile lordo sarebbe quindi pari a circa 21.660.000 Euro/anno.
    La defiscalizzazione già deliberata, ma non ancora operativa, renderebbe disponibili ulteriori 0,14 €/lt, che rapportati alla produzione di 160.000.000 lt di benzina equivalente all’anno, darebbero origine ad unextra utile lordo di22.272.000 Euro/anno.

    In sintesi l’iniziativa può essere concentrata come di seguito:

    PRODUZIONE (benzina equivalente)160.000.000 lt/anno
    COSTO IMPIANTO60.000.000 €
    INGEGNERIA5.000.000 €
    COSTO TOTALE PRODUZIONE
    (con ammortamento)
    46.500.000 €
    RICAVO DA VENDITA BIOETANOLO68.160.000 €
    UTILE LORDO21.660.000 €
    EXTRA UTILE PER DEFISCALIZZAZIONE22.272.000 €

  • In termini economici, un impianto dimensionato per convertire in Bioetanolo (96.000.000 lt/anno di benzina equivalente) mediante fermentazione in continuo con soluzione acquosa, una quantità di materie prime pari a 300.000 t/annodi origine cellulosica, potrebbe essere reso funzionante a fronte di un investimento di circa 40.000.000 Euro, per la costruzione vera e propria dell’impianto e 5.000.000 Euro per la fase ingegneristica presente la prima volta dal momento della progettazione fino all’avviamento in produzione dello stesso. Lo stesso impianto necessiterebbe di un’area di circa30.000/40.000 mq.

    La forza lavoro impiegata all’interno dell’impianto per renderlo funzionante sui 3 turni nelle aree  operative 24 su 24 ore e per un periodo di almeno 330 gg/anno, assommerebbe a circa 60 persone.
    I costi di produzione e di gestione dell’impianto, tenendo conto degli ammortamenti spalmati in un arco di 10 anni possono essere valutati a circa 28.000.000 Euro/anno.
    Il ricavo ottenibile dalla vendita della produzione di Bioetanolo, tenuto conto dello stesso carico di imposte presenti sul lt. di benzina equivalente assommerebbe a circa 13.632.000 Euro/anno. L’utile lordosarebbe quindi pari a circa 12.896.000 Euro/anno.

    La defiscalizzazione già deliberata, ma non ancora operativa, renderebbe disponibili ulteriori 0,14 €/lt, che rapportati alla produzione di 32.000.000 lt di benzina equivalente all’anno, darebbero origine ad unextra utile lordo di 4.454.000 Euro/anno.

    In sintesi l’iniziativa può essere concentrata come di seguito:

    PRODUZIONE (benzina equivalente)96.000.000 lt/anno
    COSTO IMPIANTO40.000.000 €
    INGEGNERIA5.000.000 €
    COSTO TOTALE PRODUZIONE
    (con ammortamento)
    28.000.000 €
    RICAVO DA VENDITA BIOETANOLO40.896.000 €
    UTILE LORDO12.896.000 €
    EXTRA UTILE PER DEFISCALIZZAZIONE13.363.000 €

  • In termini economici, un impianto dimensionato per convertire in Bioetanolo (32.000.000 lt/anno di benzina equivalente) mediante fermentazione in continuo con soluzione acquosa, una quantità di materie prime pari a 100.000 t/annodi origine cellulosica, potrebbe essere reso funzionante a fronte di un investimento di circa 16.000.000 Euro, per la costruzione vera e propria dell’impianto e 5.000.000 Euro per la fase ingegneristica presente la prima volta dal momento della progettazione fino all’avviamento in produzione dello stesso. Lo stesso impianto necessiterebbe di un’area di circa12.000/15.000 mq.

    La forza lavoro impiegata all’interno dell’impianto per renderlo funzionante sui 3 turni nelle aree  operative 24 su 24 ore e per un periodo di almeno 330 gg/anno, assommerebbe a circa 30 persone.
    I costi di produzione e di gestione dell’impianto, tenendo conto degli ammortamenti spalmati in un arco di 10 anni possono essere valutati a circa 10.150.000 Euro/anno.
    Il ricavo ottenibile dalla vendita della produzione di Bioetanolo, tenuto conto dello stesso carico di imposte presenti sul lt. di benzina equivalente assommerebbe a circa 13.632.000 Euro/anno..
    L’utile lordo sarebbe quindi pari a circa 3.482.000 Euro/anno.

    La defiscalizzazione già deliberata, ma non ancora operativa, renderebbe disponibili ulteriori 0,14 €/lt, che rapportati alla produzione di32.000.000 lt di benzina equivalente all’anno, darebbero origine ad unextra utile lordo di 4.454.000 Euro/anno.

    In sintesi l’iniziativa può essere concentrata come di seguito:

    PRODUZIONE (benzina equivalente)32.000.000 lt/anno
    COSTO IMPIANTO16.000.000 €
    INGEGNERIA5.000.000 €
    COSTO TOTALE PRODUZIONE
    (con ammortamento)
    11.600.000 €
    RICAVO DA VENDITA BIOETANOLO13.632.000 €
    UTILE LORDO3.482.000 €
    EXTRA UTILE PER DEFISCALIZZAZIONE4.454.000 €

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