ITMI20091550A1 - Procedimento per la produzione di bio- olio da rifiuti solidi urbani - Google Patents
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Description
PROCEDIMENTO PER LA PRODUZIONE DI BIO-OLIO DA RIFIUTI SOLIDI URBANI
La presente invenzione riguarda un procedimento per la produzione di bioolio da rifiuti solidi urbani (RSU).
Più in particolare, la presente invenzione riguarda un procedimento per la produzione di bio-olio da rifiuti solidi urbani (RSU) che comprende sottoporre detti rifiuti solidi urbani a liquefazione, sottoporre la fase acquosa ottenuta da detta liquefazione a fermentazione, ed alimentare la biomassa fermentata ottenuta da detta fermentazione a detta liquefazione.
Il bio-olio (“bio-oil†o “bio-crude†) così ottenuto può essere vantaggiosamente utilizzato nella produzione di biocarburanti che possono essere utilizzati tal quali, o in miscela con altri carburanti, per autotrazione. Oppure, detto bio-olio, può essere utilizzato tal quale (biocombustibile), o in miscela con combustibili fossili (olio combustibile, carbone, ecc.), per la generazione di energia elettrica.
L’utilizzo di biomasse, in particolare di biomasse di origine vegetale, a fini energetici, ad esempio come materia prima per la produzione di biocombustibili, o di componenti che possono essere aggiunti ai combustibili, à ̈ noto nell’arte. La biomassa può, quindi, costituire una fonte di energia rinnovabile in alternativa alle materie prime tradizionali di origine fossile usualmente utilizzate nella produzione di combustibili.
Tuttavia, l’utilizzo di dette biomasse può distogliere delle preziose risorse alimentari per uso animale e/o umano.
Sforzi sono quindi stati fatti nell’arte allo scopo di utilizzare rifiuti e/o residui urbani, industriali e/o agricoli a fini energetici.
Ad esempio, il brevetto americano US 4,618,736 descrive un procedimento per produrre idrocarburi da un materiale cellulosico comprendente gli stadi di: formare una sospensione del materiale cellulosico in un composto liquido policiclico donatore di idrogeno, detta sospensione contenente una quantità di acqua uguale ad almeno circa il 5% in peso, ma non più di circa il 10% in peso, rispetto al peso del materiale cellulosico; sottoporre la sospensione ad una temperatura superiore a 200°C e ad una pressione che aumenta fino ad almeno 1000 psi, in presenza di idrogeno, allo scopo di ottenere l’idrogenazione del materiale cellulosico e di produrre una miscela di idrocarburi gassosi, liquidi e solidi, aventi un contenuto in ossigeno inferiore al 10% in peso ed un potere calorifico superiore a 15000 Btu/lb; separare la miscela di idrocarburi in tre fasi: gassosa, liquida e solida; e recuperare detto composto liquido policiclico donatore di idrogeno dalla fase liquida e riciclarlo al trattamento del materiale cellulosico. Detto materiale cellulosico può derivare da rifiuti domestici o urbani o da vegetali. Detto composto liquido policiclico donatore di idrogeno à ̈ preferibilmente tetralina.
Il brevetto americano US 4,670,613 descrive un procedimento per produrre liquidi contenenti idrocarburi che consiste essenzialmente nell’introdurre in una zona di reazione una biomassa, in presenza di acqua, a pressione superiore alla pressione parziale di vapore dell’acqua ed a temperatura di almeno 300°C e lasciare detta biomassa nella zona di reazione per più di 30 secondi; separare i solidi dal fluido che lascia la zona di reazione e mantenere il fluido rimasto in detta zona in una singola fase; e successivamente separare i liquidi dal fluido rimanente. Detta biomassa può essere scelta tra un’ampia varietà di biomasse di differenti origini quali, ad esempio, biomasse di origine vegetale, biomasse derivanti da rifiuti agricoli, o da rifiuti urbani.
Goudriaan e al. in “Chemical Engineering Science†(1990), Vol. 45, No. 8, pag. 2729-2734 descrivono il procedimento noto come HTU o “HydroThermal Upgrading†. Detto procedimento consente di convertire biomassa derivante da piante coltivate a scopo energetico (“energy crop†) in combustibile liquido (e.g., bio-olio) che comprende trattare la biomassa in presenza di acqua, ad una temperatura superiore ai 300°C, per un tempo compreso tra 5 minuti e 15 minuti, ad una pressione di 180 bar.
Il brevetto americano US 7,262,331 descrive un procedimento per la produzione in continuo di idrocarburi aventi una migliorata densità di energia da biomassa, comprendente: un primo stadio in cui una alimentazione acquosa contenente biomassa, non pre-riscaldata o pre-riscaldata ad una temperatura compresa tra 50°C e 95°C, viene sottoposta ad un trattamento che comprende portare detta alimentazione in un singolo stadio da una pressione di 5 bar od inferiore ad una pressione compresa tra 100 bar e 250 bar; un secondo stadio seguente al primo stadio in cui la temperatura dell’alimentazione sotto pressione viene aumentata da 95°C o meno a 180°C o più, e l’alimentazione sotto pressione viene mantenuta a temperatura non superiore a 280°C per un periodo fino a 60 minuti, così formando una miscela di reazione; uno stadio di reazione in cui la miscela di reazione viene scaldata per un periodo fino a 60 minuti a temperatura superiore a 280°C. Detta biomassa può essere scelta tra miscele biomassa/acqua derivanti dalla fermentazione aerobica od anaerobica di rifiuti industriali o urbani aventi un rapporto acqua/biomassa compreso tra 4 e 5. Può essere anche usata biomassa derivante da rifiuti agricoli, o da bio-rifiuti (“biowaste†) domestici o urbani avente un rapporto acqua/biomassa compreso tra 1 e 4.
Tuttavia, i procedimenti sopra riportati possono presentare alcuni inconvenienti.
Ad esempio, le elevate temperature e le elevate pressioni che sono normalmente richieste allo scopo di ottenere adeguate rese nel procedimento noto come HTU o “HydroThermal Upgrading†richiedono l’utilizzo di apparecchiature speciali, generalmente costruite con leghe di metallo speciali, in grado di operare a dette elevate temperature ed, in particolare, a dette elevate pressioni, ed un elevato consumo di energia, con un conseguente aumento dei costi di produzione.
Inoltre, operando secondo i procedimenti sopra descritti, una parte di materiale organico incluso nella biomassa rimane disciolto nella fase acquosa derivante dal trattamento termico di detta biomassa con conseguente minore resa di idrocarburi.
La Richiedente si à ̈ posta il problema di trovare un procedimento per la produzione di bio-olio da rifiuti solidi urbani che consenta di migliorare la resa di bio-olio. In particolare, la Richiedente si à ̈ posta il problema di trovare un procedimento in grado di utilizzare il materiale organico che, come detto sopra, rimane disciolto nella fase acquosa derivante dal trattamento termico di detta biomassa.
La Richiedente ha ora trovato che la produzione di bio-olio da rifiuti solidi urbani (ovvero, la conversione della biomassa in prodotti liquidi utilizzabili, ad esempio, come biocombustibili e/o biocarburanti), in particolare dalla frazione organica dei rifiuti solidi urbani, può essere vantaggiosamente attuata mediante un procedimento che comprende sottoporre detti rifiuti solidi urbani a liquefazione, sottoporre la fase acquosa ottenuta da detta liquefazione a fermentazione, ed alimentare la biomassa fermentata ottenuta da detta fermentazione a detta liquefazione.
In particolare, la Richiedente ha trovato che la possibilità di utilizzare la fase acquosa che contiene una parte del materiale organico derivante dai rifiuti solidi urbani sottoposti a liquefazione, consente di aumentare la resa di bio-olio.
Inoltre, la Richiedente ha trovato che detto procedimento consente di ottenere una buona resa di bio-olio pur operando in condizioni di temperatura e di pressione significativamente più blande rispetto a quelle adottate nei procedimenti descritti nell’arte nota (e.g., a temperatura di 250°C ed a pressione di 40 bar) con una conseguente diminuzione dei costi di produzione.
Il bio-olio così ottenuto può essere vantaggiosamente utilizzato nella produzione di biocarburanti che possono essere utilizzati tal quali, o in miscela con altri carburanti, per autotrazione. Oppure, detto bio-olio, può essere utilizzato tal quale (biocombustibile), o in miscela con combustibili fossili (olio combustibile, carbone, ecc.), per la generazione di energia elettrica o calore.
Costituisce pertanto oggetto della presente invenzione un procedimento per la produzione di bio-olio da rifiuti solidi urbani comprendente i seguenti stadi: (a) sottoporre detti rifiuti solidi urbani a liquefazione ottenendo una miscela includente una fase oleosa costituita da bio-olio, una fase solida ed una fase acquosa;
(b) sottoporre la fase acquosa ottenuta nello stadio (a) di liquefazione a fermentazione ottenendo una biomassa fermentata;
(c) alimentare la biomassa fermentata ottenuta nello stadio (b) di fermentazione allo stadio (a) di liquefazione.
E’ da notare che dalla liquefazione di detta biomassa fermentata si ottiene una ulteriore fase oleosa costituita da bio-olio e, quindi, un aumento nella resa di bio-olio.
E’ inoltre da notare che, pur operando in condizioni operative di temperatura e di pressione significativamente più blande rispetto a quelle adottate nei procedimenti descritti nell’arte nota (e.g., a temperatura di 250°C ed a pressione di 40 bar), l’ulteriore fase oleosa costituita da bio-olio ottenuta dalla liquefazione di detta biomassa fermentata consente comunque di ottenere buone rese di bio-olio.
Allo scopo della presente descrizione e delle rivendicazioni che seguono, le definizioni degli intervalli numerici comprendono sempre gli estremi a meno di diversa specificazione.
In accordo con una forma di realizzazione preferita della presente invenzione, detti rifiuti solidi urbani possono essere scelti ad esempio tra materiale organico derivante dalla raccolta differenziata dei rifiuti, materiale organico selezionato dai rifiuti solidi urbani indifferenziati, o loro miscele; o miscele di detto materiale organico con sfalci di potatura e/o residui agricoli.
In accordo con una ulteriore forma di realizzazione preferita della presente invenzione, detti rifiuti solidi urbani possono essere utilizzati in miscela con altri materiali quali, ad esempio:
- fanghi primari e biologici prodotti negli impianti di depurazione delle acque reflue;
- residui e/o scarti derivanti da attività agricole e/o zootecniche;
- residui e/o scarti derivanti dall’industria agro-alimentare;
- residui e/o scarti derivanti dalle lavorazioni agricole, dalla forestazione e/o dalla silvicoltura;
o loro miscele.
In accordo con una forma di realizzazione preferita della presente invenzione, detti rifiuti solidi urbani, da soli od in miscela con altri materiali, possono essere trattati sottoponendoli ad un procedimento preliminare di macinazione o di pezzatura prima di essere sottoposti a liquefazione.
In accordo con una forma di realizzazione preferita della presente invenzione, detti rifiuti solidi urbani sono umidi. Preferibilmente, detti rifiuti solidi urbani possono avere un contenuto di acqua maggiore o uguale al 50% in peso, preferibilmente compreso tra il 55% in peso e l’80% in peso, rispetto al peso totale di detti rifiuti solidi urbani.
In accordo con una forma di realizzazione preferita della presente invenzione, detto stadio (a) di liquefazione può essere condotto ad una temperatura compresa tra 150°C e 350°C, preferibilmente compresa tra 200°C e 320°C.
In accordo con una forma di realizzazione preferita della presente invenzione, detto stadio (a) di liquefazione può essere condotto ad una pressione compresa tra 5 bar e 170 bar, preferibilmente compresa tra 15 bar e 115 bar.
In accordo con una forma di realizzazione preferita della presente invenzione, detto stadio (a) di liquefazione può essere condotto per un tempo compreso tra 5 minuti e 240 minuti, preferibilmente compreso tra 15 minuti e 90 minuti.
Detto stadio (a) di liquefazione può essere condotto in reattori noti nell’arte quali, ad esempio, autoclavi.
Detto stadio (a) di liquefazione può essere condotto operando in diverse modalità quali, ad esempio, in modo “batch†, o in modo continuo.
Premesso che l’energia termica necessaria in detto stadio (a) di liquefazione può derivare totalmente o parzialmente dal recupero termico o dalla combustione di vettori energetici tradizionali, ad esempio gas metano, GPL, olio minerale, carbone, eccetera, non si esclude che l’energia termica possa derivare da altre fonti rinnovabili quali, ad esempio, solare, o biomasse.
La fase oleosa, la fase solida e la fase acquosa incluse nella miscela ottenuta in detto stadio (a), possono essere separate tramite tecniche note nell’arte quali, ad esempio, separazione gravitazionale (e.g., sedimentazione, decantazione), filtrazione, centrifugazione. Preferibilmente, dette fasi vengono separate per separazione gravitazionale.
Durante detto stadio (a) di liquefazione si forma, inoltre, una fase gassosa pari a circa il 10% in peso – 25% in peso rispetto al peso (peso secco) di detti rifiuti solidi urbani. Detta fase gassosa à ̈ composta principalmente da anidride carbonica (circa 80% in moli - 95% in moli) e da una miscela di idrocarburi aventi da 1 a 4 atomi di carbonio o di altri gas (circa 10% in moli al 20% in moli). Tale fase gassosa, dopo separazione, separazione che può essere condotta ad esempio per depressurizzazione del recipiente in pressione in cui viene condotto detto stadio (a) di liquefazione, prima di inviare la miscela ottenuta (fase oleosa fase solida fase acquosa) da detto stadio (a) di liquefazione alla separazione, viene generalmente inviata a trattamenti ulteriori allo scopo di valorizzare la sua componente organica combustibile.
La fase solida ottenuta dopo separazione, comprende, generalmente, ceneri ed inerti. Detta fase solida può essere utilizzata, ad esempio, come materiale inorganico di partenza nell’edilizia, o nell’industria ceramica.
La fase acquosa ottenuta dopo separazione comprende parte del materiale organico incluso in detti rifiuti solidi urbani. Generalmente, detta fase acquosa può avere un contenuto di materiale organico maggiore o uguale al 25% in peso, preferibilmente compreso tra il 30% in peso ed il 50% in peso, rispetto al peso totale della frazione secca di detti rifiuti solidi urbani.
In accordo con una forma di realizzazione preferita della presente invenzione, detto stadio (b) di fermentazione può essere condotto in presenza di almeno un lievito oleaginoso.
In accordo con una forma di realizzazione preferita della presente invenzione, detto lievito oleaginoso può essere scelto tra: Rhodotorula glutinis, Rhodotorula gracilis, Rhodotorula graminis, Lypomices starkeyi, Lypomices lipofer, Trigonopsis variabilis, Candida kefyr, Candida curvata, Candida lipolytica, Torulopsis sp., Pichia stipitis, Criptococcus albidus, Criptococcus sp, o loro miscele.
In accordo con una ulteriore forma di realizzazione preferita della presente invenzione, detto stadio (b) di fermentazione può essere condotto in presenza di almeno un consorzio microbico isolato dalla fase acquosa ottenuta in detto stadio (a) di liquefazione. Allo scopo, la fase acquosa derivante da detto stadio (a) di liquefazione viene mantenuta per 10 giorni, sotto agitazione, all’aria, a temperatura ambiente (25°C).
In accordo con una forma di realizzazione preferita della presente invenzione, detto stadio (b) di fermentazione può essere condotto ad una temperatura compresa tra 20°C e 40°C, preferibilmente compresa tra 25°C e 35°C.
In accordo con una forma di realizzazione preferita della presente invenzione, detto stadio (b) di fermentazione può essere condotto per un tempo compreso tra 10 ore e 120 ore, preferibilmente compreso tra 24 ore e 100 ore.
In accordo con una forma di realizzazione preferita della presente invenzione, detto stadio (b) di fermentazione può essere condotto ad un pH compreso tra 4,5 e 7,5, preferibilmente compreso tra 5 e 7. Allo scopo di mantenere il pH negli intervalli desiderati, può essere aggiunta al terreno di coltura utilizzato per la fermentazione una soluzione acquosa di almeno una base inorganica quale, ad esempio, idrossido di sodio, idrossido di potassio, idrossido di calcio, idrossido di magnesio, o loro miscele, in quantità tale da ottenere il pH desiderato.
Detto stadio (b) di fermentazione può essere condotto operando in diverse modalità quali, ad esempio, in modo discontinuo (“fed–batch fermentation†), o in modo continuo.
Preferibilmente, detto lievito oleaginoso, prima di essere utilizzato in detto stadio (b) di fermentazione, può essere fatto crescere in un terreno di coltura noto nell’arte quale, ad esempio, YEPG, Nutrient Broth.
Detto stadio (b) di fermentazione può essere vantaggiosamente condotto in fermentatori noti nell’arte.
Allo scopo di concentrare le cellule di lievito nella biomassa fermentata ottenuta in detto stadio (b) di fermentazione, detta biomassa fermentata, prima di essere alimentata allo stadio (a) di liquefazione, può essere sottoposta ad un trattamento di ispessimento.
In accordo con una forma di realizzazione preferita della presente invenzione, al termine di detto stadio (b) di fermentazione, detta biomassa fermentata, prima di essere alimentata a detto stadio (a) di liquefazione, può essere sottoposta ad un trattamento di ispessimento. In questa fase la concentrazione delle cellule di lievito viene portata a valori compresi fra il 5% in peso ed il 50% in peso, preferibilmente tra il 15% in peso ed il 30% in peso, rispetto al peso totale (peso secco) della biomassa fermentata. Detto ispessimento può essere condotto mediante tecniche note nell’arte quali, ad esempio, sedimentazione, decantazione, flocculazione, filtrazione, e simili.
Dopo ispessimento, la biomassa fermentata viene alimentata al suddetto stadio (a) di liquefazione.
Da detto ispessimento si ottiene anche un refluo acquoso che può essere eventualmente raffreddato ad una temperatura compresa fra temperatura ambiente (25°C) e 50°C, ed inviata ad un successivo trattamento quale, ad esempio, trattamento biologico aerobico o anaerobico.
Come detto sopra, dalla liquefazione di detta biomassa fermentata si ottiene una ulteriore fase oleosa costituita da bio-olio che andrà ad aggiungersi alla fase oleosa costituita da bio-olio ottenuta dalla liquefazione di detti rifiuti solidi urbani.
Dalla liquefazione di detta biomassa fermentata si otterranno anche una ulteriore fase solida, una ulteriore fase acquosa ed una ulteriore fase gassosa che andranno ad aggiungersi alla fase solida, alla fase acquosa ed alla fase gassosa, rispettivamente, ottenute per liquefazione di detti rifiuti solidi urbani.
Il procedimento oggetto della presente invenzione consente di produrre bioolio con una resa globale compresa tra il 15% ed il 50%, detta resa essendo calcolata rispetto al peso della frazione secca del residuo solido urbano (RSU) iniziale.
E’ da notare che il procedimento oggetto della presente invenzione, grazie all’utilizzo della fase acquosa derivante dallo stadio (a) di liquefazione, permette di ottenere un aumento della resa in bio-olio, rispetto al solo stadio (a) di liquefazione, compreso tra il 5% ed il 30%, detto aumento di resa essendo calcolato rispetto al peso della frazione secca del residuo solido urbano (RSU) iniziale.
Il bio-olio ottenuto tramite il suddetto procedimento, può essere inviato alle successive fasi di lavorazione allo scopo di trasformarlo, ad esempio, in biocarburante mediante trattamenti noti nell’arte quali, ad esempio, di idrogenazione o cracking.
La presente invenzione sarà ora illustrata attraverso una forma illustrativa con riferimento alle Figure 1 sotto riportata.
Secondo una tipica realizzazione del procedimento oggetto della presente invenzione, i rifiuti solidi urbani (RSU) (Corrente 1) vengono sottoposti a liquefazione ottenendo una miscela (non rappresentata in Figura 1) includente tre fasi: una fase oleosa costituita da bio-olio, una fase solida (i.e. residuo) ed una fase acquosa. Detta miscela viene inviata ad una sezione di separazione di fasi (non rappresentata in Figura 1) allo scopo di separare le suddette tre fasi ottenendo: una fase oleosa costituita da bio-olio (Corrente 6), una fase solida (ie. residuo) (Corrente 7) comprendente ceneri, inerti, ed una fase acquosa (Corrente 2).
Detta fase acquosa (Corrente 2) viene sottoposta a fermentazione in presenza di un lievito oleaginoso (e.g., Rhodotorula graminis DBVPG 4620), oppure di un consorzio microbico isolato da una fase acquosa derivante dallo stadio (a) di liquefazione come sopra descritto.
Al termine della fermentazione, si ottiene una biomassa fermentata che viene sottoposta ad un trattamento di ispessimento (non rappresentato in Figura 1) alla scopo di concentrare le cellule di detto lievito oleaginoso in detta biomassa fermentata così da ottenere valori di concentrazione preferibilmente compresi fra il 5% in peso ed il 30% in peso rispetto al peso totale (peso secco) di detta biomassa fermentata. Da detto trattamento di ispessimento si ottiene anche un refluo acquoso (Corrente 3) che può essere inviato ad un successivo trattamento quale, ad esempio, trattamento biologico aerobico o anaerobico (non rappresentato in Figura 1).
Al termine del trattamento di ispessimento, la biomassa fermentata (Corrente 4) viene alimentata alla liquefazione insieme ai rifiuti solidi urbani. L’ulteriore fase oleosa costituita da bio-olio ottenuta dalla liquefazione di detta biomassa fermentata verrà recuperata nella (Corrente 6).
Dalla liquefazione di detta biomassa fermentata si otterranno anche una ulteriore fase solida, una ulteriore fase acquosa ed una ulteriore fase gassosa che verranno recuperate nella (Corrente 7), nella (Corrente 2) e nella (Corrente 5), rispettivamente.
Durante la liquefazione, si produce anche una fase gassosa (Corrente 5) comprendente CO2, idrocarburi gassosi aventi da 1 a 4 atomi di carbonio, o altri gas, che può essere separata, ad esempio, per depressurizzazione del recipiente in pressione in cui viene condotta detta liquefazione, prima di inviare la miscela (fase oleosa fase solida fase acquosa) ottenuta dopo liquefazione alla sezione di separazione fasi. La fase gassosa così ottenuta (Corrente 7) può essere inviata a trattamenti ulteriori allo scopo di valorizzare la sua componente organica combustibile.
Il bio-olio così ottenuto può essere inviato a delle successive fasi di lavorazione per trasformarlo, ad esempio, in biocarburante mediante trattamenti, ad esempio, di idrogenazione o cracking (non rappresentati in Figura 1).
Allo scopo di meglio comprendere la presente invenzione e per mettere in pratica la stessa, di seguito si riportano alcuni esempi illustrativi e non limitativi della stessa.
ESEMPIO 1 (comparativo)
Si alimentano, mediante un opportuno sistema di dosaggio, 500 g di frazione organica umida dei rifiuti solidi urbani (RSU) in una autoclave agitata da 1 litro. Il peso secco di tale frazione risulta essere pari a 25% in peso (125 g).
Dopo aver creato un atmosfera inerte all’interno dell’autoclave mediante lavaggi con azoto, si riscalda velocemente l’autoclave in modo da raggiungere la temperatura interna di 310°C. Si mantiene in agitazione, in queste condizioni, per 1 ora, osservando che la pressione interna dell’autoclave raggiunge la massima pressione di 110 bar.
Si raffredda quindi velocemente l’autoclave fino ad 80°C e si provvede a separare la fase gassosa. Tale fase gassosa viene analizzata separatamente mediante tecniche gascromatografiche, risultando essere pari a circa 22,5 g (18% in peso della frazione secca dell’RSU iniziale). L’analisi ha evidenziato che la fase gassosa à ̈ costituita per il 90% di anidride carbonica.
La miscela di reazione così ottenuta viene separata, a caldo, in un separatore gravitazionale ottenendo tre fasi:
- una fase oleosa costituita da bio-olio che, una volta anidrificato, risulta essere pari a 43,7 g (35% in peso della frazione secca dell’RSU iniziale); - una fase solida costituita da un residuo solido pari a 18,8 g (15% in peso della frazione secca dell’RSU iniziale);
- una fase acquosa pari a 415 g avente un contenuto di RSU pari a 40,0 g (32% in peso della frazione secca dell’RSU iniziale).
ESEMPIO 2
Si opera come nell’Esempio 1, ma la fase acquosa pari a 415 g viene utilizzata per intero e senza alcuna diluizione come mezzo di crescita nel successivo stadio di fermentazione: si aggiunge solo dell’estratto di lievito alla concentrazione di 1 g/l come fonte di vitamine e si corregge il pH ad un valore di 6,5 mediante l’aggiunta di una soluzione acquosa di idrossido di potassio (KOH) 0,1 M. Successivamente, la fase acquosa viene alimentata ad un fermentatore dal volume utile di 1 litro ed inoculata con un ceppo di Rhodotorula graminis DBVPG 4620 precedentemente fatta crescere in terreno YEPG per lieviti (inoculo pari a 2,5 g/l – peso secco).
La fermentazione viene condotta ad una temperatura di 30°C e con una agitazione pari a 170 rpm. Dopo 48 ore di fermentazione, la biomassa fermentata viene recuperata mediante centrifugazione (5000 rpm, per 30 minuti) ottenendosi 45 g di biomassa fermentata umida contenente il 20% in peso di cellule (peso secco pari a 9,0 g).
La biomassa fermentata così ottenuta viene alimentata alla stessa autoclave agitata da 1 litro dell’Esempio 1, insieme a 500 g di frazione organica dei rifiuti solidi urbani (RSU): la liquefazione viene condotta alle stesse condizioni operative dell’Esempio 1. Dopo analogo trattamento di separazione si ottengono in questo modo altri 3,1 g di bio-olio che portano in totale alla formazione di 46,8 g di bio-olio con un aumento della resa di bio-olio pari al 7,1%.
ESEMPIO 3
Si alimentano, mediante un opportuno sistema di dosaggio, 500 g di frazione organica umida dei rifiuti solidi urbani (RSU) in una autoclave agitata da 1 litro. Il peso secco di tale frazione risulta essere pari a 25% in peso (125 g).
Dopo aver creato un atmosfera inerte all’interno dell’autoclave mediante lavaggi con azoto, si riscalda velocemente l’autoclave in modo da raggiungere la temperatura interna di 310°C. Si mantiene in agitazione, in queste condizioni, per 1 ora, osservando che la pressione interna dell’autoclave raggiunge la massima pressione di 110 bar.
Si raffredda quindi velocemente l’autoclave fino ad 80°C e si provvede a separare la fase gassosa. Tale fase gassosa viene analizzata separatamente mediante tecniche gascromatografiche, risultando essere pari a circa 22,5 g (18% in peso della frazione secca dell’RSU iniziale). L’analisi ha evidenziato che la fase gassosa à ̈ costituita per il 90% di anidride carbonica.
La miscela di reazione così ottenuta viene separata, a caldo, in un separatore gravitazionale ottenendo tre fasi:
- una fase oleosa costituita da bio-olio che, una volta anidrificato, risulta essere pari a 42,0 g (33,6% in peso della frazione secca dell’RSU iniziale); - una fase solida costituita da un residuo solido pari a 18,7 g (15% in peso della frazione secca dell’RSU iniziale);
- una fase acquosa pari a 417 g avente un contenuto di RSU pari a 41,7 g (32% in peso della frazione secca dell’RSU iniziale).
La suddetta fase acquosa viene utilizzata per intero e senza alcuna diluizione come mezzo di crescita nel successivo stadio di fermentazione: si aggiunge solo dell’estratto di lievito alla concentrazione di 1 g/l come fonte di vitamine e si corregge il pH ad un valore di 6,5 mediante l’aggiunta di una soluzione acquosa di idrossido di potassio (KOH) 0,1 M. Successivamente, la fase acquosa viene alimentata ad un fermentatore dal volume utile di 1 litro ed inoculata con un consorzio microbico isolato da una fase acquosa proveniente dal trattamento di liquefazione di RSU sopra descritto, mantenuta a temperatura ambiente (25°C), per 10 giorni, in agitazione, all’aria. Il consorzio microbico isolato, prima di essere utilizzato come inoculo, à ̈ stato trasferito su terreno agarizzato per batteri, del tipo Nutrient Agar ed utilizzato come inoculo dopo crescita su terreno del tipo Nutrient Broth (inoculo pari a 2,5 g/l – peso secco).
La fermentazione viene condotta ad una temperatura di 30°C e con una agitazione pari a 170 rpm. Dopo 70 ore di fermentazione, la biomassa viene recuperata mediante centrifugazione (5000 rpm per 30 minuti) ottenendosi 59,5 g di biomassa umida contenente il 20% in peso di cellule (peso secco pari a 11,9 g).
La biomassa fermentata così ottenuta viene alimentata alla suddetta autoclave agitata da 1 litro, insieme a 500 g di frazione organica dei rifiuti solidi urbani (RSU): la liquefazione viene condotta alle stesse condizioni operative sopra descritte. Dopo analogo trattamento di separazione si ottengono in questo modo altri 4,2 g di bio-olio che portano in totale alla formazione di 46,2 g di bioolio con un aumento della resa di bio-olio pari al 10%.
ESEMPIO 4
Si alimentano, mediante un opportuno sistema di dosaggio, 500 g di frazione organica umida dei rifiuti solidi urbani (RSU) in una autoclave agitata da 1 litro. Il peso secco di tale frazione risulta essere pari a 25% in peso (125 g).
Dopo aver creato un atmosfera inerte all’interno dell’autoclave mediante lavaggi con azoto, si riscalda velocemente l’autoclave in modo da raggiungere la temperatura interna di 250°C. Si mantiene in agitazione, in queste condizioni, per 4 ora, osservando che la pressione interna dell’autoclave raggiunge la massima pressione di 42 bar.
Si raffredda quindi velocemente l’autoclave fino ad 80°C e si provvede a separare la fase gassosa. Tale fase gassosa viene analizzata separatamente mediante tecniche gascromatografiche, risultando essere pari a circa 20,0 g (16% in peso della frazione secca dell’RSU iniziale). L’analisi ha evidenziato che la fase gassosa à ̈ costituita per il 91% di anidride carbonica.
La miscela di reazione così ottenuta viene separata, a caldo, in un separatore gravitazionale ottenendo tre fasi:
- una fase oleosa costituita da bio-olio che, una volta anidrificato, risulta essere pari a 40,0 g (32% in peso della frazione secca dell’RSU iniziale); - una fase solida costituita da un residuo solido pari a 18,7 g (15% in peso della frazione secca dell’RSU iniziale);
- una fase acquosa pari a 421 g avente un contenuto di RSU pari a 46,3 g (37% in peso della frazione secca dell’RSU iniziale).
La suddetta fase acquosa viene utilizzata per intero e senza alcuna diluizione come mezzo di crescita nel successivo stadio di fermentazione: si aggiunge solo dell’estratto di lievito alla concentrazione di 1 g/l come fonte di vitamine e si corregge il pH ad un valore di 6,5 mediante l’aggiunta di una soluzione acquosa di idrossido di potassio (KOH) 0,1 M. Successivamente, la fase acquosa viene alimentata ad un fermentatore dal volume utile di 1 litro ed inoculata con un consorzio microbico isolato da una fase acquosa proveniente dal trattamento di liquefazione di RSU sopra descritto, mantenuta a temperatura ambiente (25°C), per 10 giorni, in agitazione, all’aria. Il consorzio microbico isolato, prima di essere utilizzato come inoculo, à ̈ stato trasferito su terreno agarizzato per batteri, del tipo Nutrient Agar ed utilizzato come inoculo dopo crescita su terreno del tipo Nutrient Broth (inoculo pari a 2,5 g/l – peso secco).
La fermentazione viene condotta ad una temperatura di 30°C e con una agitazione pari a 170 rpm. Dopo 70 ore di fermentazione, la biomassa viene recuperata mediante centrifugazione (5000 rpm per 30 minuti) ottenendosi 81,1 g di biomassa umida contenente il 20% in peso di cellule (peso secco cellule pari a 16,2 g).
La biomassa fermentata così ottenuta viene alimentata alla suddetta autoclave agitata da 1 litro, insieme a 500 g di frazione organica dei rifiuti solidi urbani (RSU): la liquefazione viene condotta alle stesse condizioni operative sopra descritte. Dopo analogo trattamento di separazione si ottengono in questo modo altri 5,4 g di bio-olio che portano in totale alla formazione di 45,4 g di bioolio con un aumento della resa di bio-olio pari al 13,5%.
Claims (24)
- RIVENDICAZIONI 1. Procedimento per la produzione di bio-olio da rifiuti solidi urbani comprendente: (a) sottoporre detti rifiuti solidi urbani a liquefazione ottenendo una miscela includente una fase oleosa costituita da bio-olio, una fase solida ed una fase acquosa; (b) sottoporre la fase acquosa ottenuta nello stadio (a) di liquefazione a fermentazione ottenendo una biomassa fermentata; (c) alimentare la biomassa fermentata ottenuta nello stadio (b) di fermentazione allo stadio (a) di liquefazione.
- 2. Procedimento secondo la rivendicazione 1, in cui detti rifiuti solidi urbani sono scelti tra materiale organico derivante dalla raccolta differenziata dei rifiuti, materiale organico selezionato dai rifiuti solidi urbani indifferenziati, o loro miscele; o miscele di detto materiale organico con sfalci di potatura e/o residui agricoli.
- 3. Procedimento secondo la rivendicazione 2, in cui detti rifiuti solidi urbani sono utilizzati in miscela con altri materiali quali: - fanghi primari e biologici prodotti negli impianti di depurazione delle acque reflue; - residui e/o scarti derivanti da attività agricole e/o zootecniche; - residui e/o scarti derivanti dall’industria agro-alimentare; - residui e/o scarti derivanti dalle lavorazioni agricole, dalla forestazione e/o dalla silvicoltura; o loro miscele.
- 4. Procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detti rifiuti solidi urbani, da soli od in miscelala con altri materiali, sono trattati sottoponendoli ad un procedimento preliminare di macinazione o di pezzatura prima di essere sottoposti a liquefazione.
- 5. Procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detti rifiuti solidi urbani hanno un contenuto di acqua maggiore o uguale al 50% in peso rispetto al peso totale di detti rifiuti solidi urbani.
- 6. Procedimento secondo la rivendicazione 5, in cui detti rifiuti solidi urbani hanno un contenuto di acqua compreso tra il 55% in peso e l’80% in peso rispetto al peso totale di detti rifiuti solidi urbani.
- 7. Procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detto stadio (a) di liquefazione à ̈ condotto ad una temperatura compresa tra 150°C e 350°C.
- 8. Procedimento secondo la rivendicazione 7, in cui detto stadio (a) di liquefazione à ̈ condotto ad una temperatura compresa tra 200°C e 320°C.
- 9. Procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detto stadio (a) di liquefazione à ̈ condotto ad una pressione compresa tra 5 bar e 170 bar.
- 10. Procedimento secondo la rivendicazione 9, in cui detto stadio (a) di liquefazione à ̈ condotto ad una pressione compresa tra 15 bar e 115 bar.
- 11. Procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detto stadio (a) di liquefazione à ̈ condotto per un tempo compreso tra 5 minuti e 240 minuti.
- 12. Procedimento secondo la rivendicazione 11, in cui detto stadio (a) di liquefazione à ̈ condotto per un tempo compreso tra 15 minuti e 90 minuti.
- 13. Procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detta fase oleosa, detta fase solida e detta fase acquosa incluse nella miscela ottenuta in detto stadio (a), sono separate tramite separazione gravitazionale, filtrazione, centrifugazione.
- 14. Procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detto stadio (b) di fermentazione à ̈ condotto in presenza di almeno un lievito oleaginoso.
- 15. Procedimento secondo la rivendicazione 14, in cui detto lievito oleaginoso à ̈ scelto tra: Rhodotorula glutinis, Rhodotorula gracilis, Rhodotorula graminis, Lypomices starkeyi, Lypomices lipofer, Trigonopsis variabilis, Candida kefyr, Candida curvata, Candida lipolytica, Torulopsis sp., Pichia stipitis, Criptococcus albidus, Criptococcus sp, o loro miscele.
- 16. Procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 14, in cui detto stadio (b) di fermentazione à ̈ condotto in presenza di almeno un consorzio microbico isolato dalla fase acquosa ottenuta in detto stadio (a) di liquefazione.
- 17. Procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detto stadio (b) di fermentazione à ̈ condotto ad una temperatura compresa tra 20°C e 40°C.
- 18. Procedimento secondo la rivendicazione 17, in cui detto stadio (b) di fermentazione à ̈ condotto ad una temperatura compresa tra 25°C e 35°C.
- 19. Procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detto stadio (b) di fermentazione à ̈ condotto per un tempo compreso tra 10 ore e 120 ore.
- 20. Procedimento secondo la rivendicazione 19, in cui detto stadio (b) di fermentazione à ̈ condotto per un tempo compreso tra 24 ore e 100 ore.
- 21. Procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detto stadio (b) di fermentazione à ̈ condotto ad un pH compreso tra 4,5 e 7,5.
- 22. Procedimento secondo la rivendicazione 21, in cui detto stadio (b) di fermentazione à ̈ condotto ad un pH compreso tra 5 e 7.
- 23. Procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui al termine di detto stadio (b) di fermentazione, prima di essere alimentata a detto stadio (a) di liquefazione, detta biomassa fermentata à ̈ sottoposta ad un trattamento di ispessimento.
- 24. Bio-olio ottenuto tramite il procedimento di cui ad una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti.
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| CN105733641A (zh) * | 2016-05-06 | 2016-07-06 | 中国农业大学 | 一种废弃生物质的无害化处理方法 |
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| CN110114317A (zh) * | 2016-10-27 | 2019-08-09 | 西安大略大学 | 用于生物气和生物油的共同生产的废水污泥和木质纤维素生物质的水热液化协同处理 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3864096A (en) * | 1973-01-04 | 1975-02-04 | Universal Oil Prod Co | Process for converting cellulose |
| US4346000A (en) * | 1979-10-26 | 1982-08-24 | Stork Amsterdam B.V. | Reactor for anaerobic prefermentation of aqueous waste waters |
| WO2004108609A1 (en) * | 2003-06-06 | 2004-12-16 | Forskningscenter Risø | Fermentation media comprising wastewater and use hereof |
| WO2009029660A2 (en) * | 2007-08-27 | 2009-03-05 | Purdue Research Foundation | Novel process for producing liquid hydrocarbon by pyrolysis of biomass in presence of hydrogen from a carbon-free energy source |
Family Cites Families (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4145188A (en) * | 1976-11-22 | 1979-03-20 | Mobil Oil Corporation | Liquefaction of solid organic wastes |
| GB2089831B (en) | 1980-12-18 | 1984-10-31 | Univ Salford Ind Centre | Conversion of municipal waste to fuel |
| GB8511587D0 (en) | 1985-05-08 | 1985-06-12 | Shell Int Research | Producing hydrocarbon-containing liquids |
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| US5429645A (en) * | 1990-12-06 | 1995-07-04 | Benson; Peter H. | Solid fuel and process for combustion of the solid fuel |
| US5821111A (en) * | 1994-03-31 | 1998-10-13 | Bioengineering Resources, Inc. | Bioconversion of waste biomass to useful products |
| EP1184443A1 (en) * | 2000-09-04 | 2002-03-06 | Biofuel B.V. | Process for the production of liquid fuels from biomass |
| CN1417290A (zh) | 2001-11-01 | 2003-05-14 | 中国科学技术大学 | 低成本无污染的生物质液化工艺及装置 |
| FR2854897B1 (fr) * | 2003-05-12 | 2007-05-04 | Sederma Sa | Compositions cosmetiques ou dermopharmaceutiques pour reduire les signes du vieillissement cutane. |
| AU2004317574B2 (en) * | 2004-03-29 | 2010-08-12 | Pirelli & C. Ambiente Renewable Energy S.P.A. | Process and plant for producing a refuse derived solid fuel |
| WO2007060683A1 (en) * | 2005-11-25 | 2007-05-31 | Council Of Scientific And Industrial Research | A microbial consortium and use thereof for liquefaction of solid organic matter |
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| WO2010025171A1 (en) * | 2008-08-27 | 2010-03-04 | Edeniq, Inc. | Materials and methods for converting biomass to biofuel |
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3864096A (en) * | 1973-01-04 | 1975-02-04 | Universal Oil Prod Co | Process for converting cellulose |
| US4346000A (en) * | 1979-10-26 | 1982-08-24 | Stork Amsterdam B.V. | Reactor for anaerobic prefermentation of aqueous waste waters |
| WO2004108609A1 (en) * | 2003-06-06 | 2004-12-16 | Forskningscenter Risø | Fermentation media comprising wastewater and use hereof |
| WO2009029660A2 (en) * | 2007-08-27 | 2009-03-05 | Purdue Research Foundation | Novel process for producing liquid hydrocarbon by pyrolysis of biomass in presence of hydrogen from a carbon-free energy source |
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