recupero di energia da biomasse vegetali in africa · recupero di energia da biomasse vegetali in...
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Recupero di energia da Recupero di energia da biomassebiomassevegetalivegetali in Africain Africa
UniversitUniversitàà degli Studi di Bresciadegli Studi di BresciaFacoltFacoltàà di Ingegneriadi Ingegneria
Centro di documentazione e ricerca sulleCentro di documentazione e ricerca sulletecnologie appropriate per la gestionetecnologie appropriate per la gestione
delldell’’ambiente nei Paesi in via di sviluppoambiente nei Paesi in via di sviluppo
Eccessivo utilizzo della legna Eccessivo utilizzo della legna –– industria del legnameindustria del legname–– attivitattivitàà artigianali (falegnamerie, trasformazione degli alimenti, artigianali (falegnamerie, trasformazione degli alimenti,
cottura mattoni, cottura mattoni, ……))–– attivitattivitàà domestiche (cucina) domestiche (cucina)
Taglio abusivo delle pianteTaglio abusivo delle pianteRischio desertificazione Rischio desertificazione
POSSIBILE SOLUZIONEPOSSIBILE SOLUZIONE
Utilizzo di combustibili alternativi Utilizzo di combustibili alternativi simili al legnosimili al legno
Problematica generaleProblematica generale
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Varie esperienze in questo ambito Varie esperienze in questo ambito
BurkinaBurkina FasoFaso (2000(2000--2003)2003)Senegal (2005Senegal (2005--2006)2006)Burundi (2006Burundi (2006--2007)2007)Ciad/Camerun (2007 Ciad/Camerun (2007 –– in corso)in corso)
1. Esperienza in 1. Esperienza in BurkinaBurkina FasoFasoEsperimento pilotaEsperimento pilota coordinato dallcoordinato dall’’ONG italiana ONG italiana ManiteseManitese, in , in collaborazione con uncollaborazione con un’’associazione femminile locale in un quartiere di associazione femminile locale in un quartiere di OuagadougoOuagadougo
ESIGENZA: ESIGENZA: recuperare la segatura proveniente dalle segherierecuperare la segatura proveniente dalle segherie
Sperimentazione della Sperimentazione della bricchettaturabricchettatura per la produzione di combustibiliper la produzione di combustibiliComparazione di varie Comparazione di varie biomassebiomasse nellnell’’uso quotidianouso quotidiano
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Esperienza in Esperienza in BurkinaBurkina FasoFasoMetodologiaMetodologia
Raccolta Raccolta biomassebiomasse
EssiccazioneEssiccazione TriturazioneTriturazione
Esperienza in Esperienza in BurkinaBurkina FasoFaso
BricchettaturaBricchettatura
Pressa idraulica Pressa idraulica da 3 da 3 kWkW
MetodologiaMetodologia
Prove di combustioneProve di combustione
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Esperienza in Esperienza in BurkinaBurkina FasoFaso
Fuoco apertoFuoco aperto Foyer Foyer amamééliorlioréé
MetodologiaMetodologia
Prove di combustioneProve di combustione
Esperienza in Esperienza in BurkinaBurkina FasoFasoRisultatiRisultati
Potere Calorifico Inferiore
0500
100015002000250030003500400045005000
Legno Paglia GamGam
Cotone(bulbi)
Cotone(steli)
Mango(Bucce)
kcal
/kg Max
Min
Potere calorifico inferiore: Le Le biomassebiomasse sono simili al legno in termini di PCIsono simili al legno in termini di PCI
Tempo di accensione: DifficoltDifficoltàà di accensione dei di accensione dei bricchettibricchetti di pagliadi paglia
Tempo di ebollizione: Tempo di ebollizione: Prestazioni simili a quelle del legno (eccetto la paglia)Prestazioni simili a quelle del legno (eccetto la paglia)Notevole miglioramento con il foyer Notevole miglioramento con il foyer amamééliorlioréé
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Esperienza in Esperienza in BurkinaBurkina FasoFaso
VANTAGGIVANTAGGI-- i i bricchettibricchetti di di biomassabiomassa hanno caratteristiche simili a quelle del legnohanno caratteristiche simili a quelle del legno-- si prestano allsi prestano all’’utilizzo come combustibile nella cucina localeutilizzo come combustibile nella cucina locale-- possono essere prodotti ad un prezzo simile a quello della legnapossono essere prodotti ad un prezzo simile a quello della legna
SVANTAGGISVANTAGGI::-- la macchina per produrre i la macchina per produrre i bricchettibricchetti èè troppo costosa e non può troppo costosa e non può
essere riprodotta in locoessere riprodotta in loco-- ll’’energia elettrica energia elettrica èè disponibile solo nei grossi centri ed disponibile solo nei grossi centri ed èè costosacostosa
NecessitNecessitàà di una tecnologia pidi una tecnologia piùù appropriataappropriata
Valutazione dei risultatiValutazione dei risultati
Progetto di una nuova Progetto di una nuova tecnologia appropriatatecnologia appropriata
SPECIFICHE PRINCIPALI:SPECIFICHE PRINCIPALI:-- possibilitpossibilitàà di funzionamento manualedi funzionamento manuale-- maggior numero possibile di pezzi fabbricabili in officine maggior numero possibile di pezzi fabbricabili in officine
meccaniche dotate macchine utensili ordinariemeccaniche dotate macchine utensili ordinarie-- assenza di dispositivi idraulici o pneumaticiassenza di dispositivi idraulici o pneumatici-- basso costobasso costo
BRICCHETTATRICE A PISTONE GUIDATA DA UNA CAMMABRICCHETTATRICE A PISTONE GUIDATA DA UNA CAMMA-- semplicitsemplicitàà costruttivacostruttiva-- possibilitpossibilitàà di ottimizzare il disegno della camma sulla base delle di ottimizzare il disegno della camma sulla base delle
caratteristiche delle caratteristiche delle biomassebiomasseTRITURATRICE A PEDALITRITURATRICE A PEDALI
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PISTONE
INDICATORE RIDUZIONE DI
VOLUME
CILINDRO MOBILE
MOLLE
VITE CHIOCCIOLA
FLANGIA CILINDRO
TELAIO FISSO
0
100
200
300
400
500
600
700
0,050,150,250,350,450,550,650,750,850,95
Volume relativo
Pres
sion
e [b
ar]
SperimentaleAnalitico
2367.3
0
act CVV7527.0p
−
−×=
bar 550pmin =3g/cm 1≈ρ
Progetto di una Progetto di una bricchettatricebricchettatrice manualemanuale
Progetto di una nuova Progetto di una nuova tecnologia appropriatatecnologia appropriata
Progetto di una Progetto di una bricchettatricebricchettatrice manualemanuale
LEVA
ALBERO CAMMA SECONDARIA
SEMICILINDRO MOBILE CAMMA
PRINCIPALE
SEMICILINDRO FISSO
ESTRUSORE PISTONE
Progetto di una nuova Progetto di una nuova tecnologia appropriatatecnologia appropriata
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Progetto di una Progetto di una trituratricetrituratrice a pedalia pedali
Progetto di una nuova Progetto di una nuova tecnologia appropriatatecnologia appropriata
Progetto realizzato in cooperazione con la Progetto realizzato in cooperazione con la cooperativa femminile cooperativa femminile ““Union RUnion Réégionale Santa gionale Santa YallaYalla”” di di ZiguinchorZiguinchor
ESIGENZA: ESIGENZA: riduzione consumo di legna per lriduzione consumo di legna per l’’affumicatura del pesceaffumicatura del pesce
Sperimentazione di macchine manuali per la produzione di Sperimentazione di macchine manuali per la produzione di bricchettibricchettiCostruzione e sperimentazione di forni per lCostruzione e sperimentazione di forni per l’’utilizzo dei utilizzo dei bricchettibricchetti
2. Esperienza in Senegal2. Esperienza in Senegal
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Esperienza in SenegalEsperienza in Senegal
Analisi delle fasi di trasformazione del pesceAnalisi delle fasi di trasformazione del pesce
Bollitura AffumicaturaPulitura
Consumo di molta legnaEssiccazione
Produzione dei Produzione dei bricchettibricchetti
Esperienza in SenegalEsperienza in Senegal
Bricchettatricemanuale
Triturazione a pedali
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Bollitore a risparmio energeticoBollitore a risparmio energetico
Esperienza in SenegalEsperienza in Senegal
Tecnologia di facile costruzione sul postoTecnologia di facile costruzione sul postoOttimizzazione della combustione dei Ottimizzazione della combustione dei bricchettibricchetti
Bollitore a risparmio energeticoBollitore a risparmio energetico
Esperienza in SenegalEsperienza in Senegal
Bollitura del pesceBollitura del pesce
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3. Esperienza in Burundi3. Esperienza in BurundiProgetto realizzato in collaborazione con la Progetto realizzato in collaborazione con la ““CongrCongréégationgation desdes SoeursSoeursdudu CoeurCoeur ImmaculImmaculéé de de MarieMarie –– Bene Bene MaryiaMaryia”” di di GitegaGitega presso la scuola presso la scuola superiore/professionale superiore/professionale
ESIGENZA:ESIGENZA: riduzione consumo di legna e creazione attivitriduzione consumo di legna e creazione attivitàà lavorativelavorative
Installazione di 2 Installazione di 2 bricchettatricibricchettatrici e 2 e 2 trituratricitrituratrici, con disegno parzialmente , con disegno parzialmente modificatomodificatoValutazione quantitativa della produttivitValutazione quantitativa della produttivitàà
Esperienza in BurundiEsperienza in Burundi
Essiccazione
Triturazione
BricchettaturaCombustione
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Esperienza in BurundiEsperienza in Burundi
La produttivitLa produttivitàà delldell’’impianto impianto èè sufficiente per garantire lsufficiente per garantire l’’autosufficienza autosufficienza della sede di della sede di GitegaGitegaSupponendoSupponendo di impiegare 1 operaio e 1 animale, il costo di produzione di impiegare 1 operaio e 1 animale, il costo di produzione stimato sarebbe pari al prezzo corrente della legna stimato sarebbe pari al prezzo corrente della legna (25 FBU)(25 FBU)
Per rendere lPer rendere l’’attivitattivitàà redditizia in Burundi sarebbe necessario aumentare redditizia in Burundi sarebbe necessario aumentare la produttivitla produttivitàà della macchina della macchina ⇒⇒ aggiunta di un motoreaggiunta di un motore
Valutazione quantitativaValutazione quantitativa
4. Esperienza in 4. Esperienza in TchadTchad--CamerunCamerunProgetto realizzato in collaborazione con ACRA (Milano)Progetto realizzato in collaborazione con ACRA (Milano)Progetto nellProgetto nell’’ambito di un Bando UE per la gestione delle risorse ambito di un Bando UE per la gestione delle risorse forestali e lforestali e l’’incremento del reddito della popolazione nella zona di incremento del reddito della popolazione nella zona di NN’’DjamenaDjamena e della valle del e della valle del LogoneLogone (sud(sud--est est TchadTchad))
ESIGENZA:ESIGENZA: riduzione consumo di legna e di carbone e creazione di riduzione consumo di legna e di carbone e creazione di redditoreddito
I fase attivitI fase attivitàà::Installazione di una Installazione di una bricchettatricebricchettatrice manualemanualeIndividuazione di una miscela di scarti di Individuazione di una miscela di scarti di biomassabiomassa adatta alla adatta alla bricchettaturabricchettaturaDensificazioneDensificazione meccanica di meccanica di biomassabiomassa per produrre per produrre bricchettibricchetticombustibilicombustibili
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• Popolazione: 721000 ab. (2005)
• Reddito pro-capite: 1600 USD/anno
• Consumo (legna da ardere + legna per carbonizzazione): 625 (kg/ab)/anno
Valle del Logone
Analisi delle Analisi delle biomasebiomase presentipresenti
Esperienza in Esperienza in TchadTchad--CamerunCamerun
• Segatura / truciolato di legno
• Paglia di riso
• Pula di riso
• Foglie di neem
• Scarti di piante di fagioli
• Residuo derivante dalla produzione del bili-bili (miglio)
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Analisi sulla riproducibilitAnalisi sulla riproducibilitàà della della macchina macchina bricchettatricebricchettatrice
Esperienza in Esperienza in TchadTchad--CamerunCamerun
BricchettaturaBricchettatura
Esperienza in Esperienza in TchadTchad--CamerunCamerun
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Esperienza in Esperienza in TchadTchad--CamerunCamerun
LL’’immissione sul mercato del immissione sul mercato del bricchettobricchetto quale combustibile alternativo quale combustibile alternativo risulta, almeno attualmente, problematicarisulta, almeno attualmente, problematicaPer rendere lPer rendere l’’attivitattivitàà redditizia sarebbe necessario aumentare la redditizia sarebbe necessario aumentare la produttivitproduttivitàà della macchina della macchina ⇒⇒ aggiunta di un motore aggiunta di un motore
Sono quindi state formulate proposte alternative per ridurre lSono quindi state formulate proposte alternative per ridurre l’’uso del uso del carbone:carbone:Sviluppo di forni o stufe Sviluppo di forni o stufe ““miglioratemigliorate””Concepimento di tecnologie di combustione che non richiedano Concepimento di tecnologie di combustione che non richiedano pretrattamentipretrattamenti di di biomassabiomassaAnalisi dei sistemi di cottura dei mattoni e implementazione di Analisi dei sistemi di cottura dei mattoni e implementazione di attivitattivitààper promuovere lper promuovere l’’uso di mattoni in terra cruda miglioratiuso di mattoni in terra cruda migliorati
Valutazione della prima faseValutazione della prima fase
Esperienza in Esperienza in TchadTchad--CamerunCamerunTecnologie di combustioneTecnologie di combustione
MA MA ……
•• Elevate quantitElevate quantitàà di lolla di riso (materiale di lolla di riso (materiale difficile da difficile da bricchettarebricchettare))
•• NecessitNecessitàà di studiare delle di studiare delle tecnologie di tecnologie di combustione idoneecombustione idonee
Forni presenti in loco:Forni presenti in loco:
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Esperienza in Esperienza in TchadTchad--CamerunCamerunTecnologie di combustioneTecnologie di combustione
Foro di alimentazione
Camera interna per fiamma guida
Camera esterna per materiale combustibile
Esperienza in Esperienza in TchadTchad--CamerunCamerunTecnologie di combustioneTecnologie di combustione
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Esperienza in Esperienza in TchadTchad--CamerunCamerunRisultatiRisultati
Prova di combustione su lolla e segaturaProva di combustione su lolla e segatura
•• Rilevazione temperatura interna al fornoRilevazione temperatura interna al forno
•• Rilevazione tempi di ebollizioneRilevazione tempi di ebollizione
AttivitAttivitàà in corsoin corso
•• Studio di forni miglioratiStudio di forni migliorati
•• Motorizzazione della Motorizzazione della bricchettatricebricchettatrice
•• Uso della macchina Uso della macchina bricchettatricebricchettatrice per la fabbricazione di per la fabbricazione di mattoni in terra crudamattoni in terra cruda
•• Studio di sistemi funzionanti a Studio di sistemi funzionanti a biomassebiomasse per la produzione per la produzione di energia elettricadi energia elettrica
•• Studio sulle caratteristiche delle emissioni prodotteStudio sulle caratteristiche delle emissioni prodotte