WASTE TO CHEMICAL GELA Il progetto di Asja e MyRechemical
24 giu 2022 www.asja.energy
Procedura pubblica della Regione Siciliana Il gruppo Asja Il gruppo Maire Tecnimont – L’iniziativa di Asja e Maire Tecnimont – Area Raffineria di Gela La tecnologia in sintesi Bilancio di materia – I prodotti del Waste to Chemical – Approfondimenti Tecnici -
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PROCEDURA PUBBLICA DELLA REGIONE SICILIANA
L’ RTI Asja – Maire Tecnimont ha partecipato alla procedura pubblica bandita dalla Regione Siciliana per il Lotto Sicilia Occidentale, che include le provincie di Agrigento, Caltanissetta, Palermo e Trapani. Rifiuti in Sicilia – anno 2020* Produzione rifiuti in Sicilia: 2,2 milioni ton/anno Produzione rifiuti in Sicilia Lotto Occidentale: • 1,02 milioni ton/anno • 445 kg/abitante Rifiuti inviati in discarica in Sicilia: 1,2 milioni ton/anno (58% del totale dei rifiuti urbani) Rapporto Ispra 2021 su dati 2020
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IL GRUPPO ASJA 1/2
Italia
Waste to Chemical Biogas 23 impianti Biometano/FORSU 5+6 impianti Eolico 10 impianti Fotovoltaico 15 impianti Cogenerazione
Asja dal 1995 progetta, costruisce e gestisce impianti per la produzione di energia rinnovabile, elettricità e biometano (da sole, vento e biogas). Asja offre inoltre prodotti e servizi per l’efficienza energetica e la sostenibilità ambientale.
Brasile
Energia rinnovabile Efficienza energetica Economia circolare
700.000 MWh/a di energia prodotta 1.800.000 ton/a CO2 evitata 1.000.000 Personeeq illuminate
Cina
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IL GRUPPO ASJA 2/2 IMPIANTI BIOMETANO DA FORSU
In esercizio (5)
Foligno (Pg)
Tuscania (Vt)
Genova Biometano da biogas da discarica
Anzio (Rm)
Legnano (Mi)
In costruzione (6)
Pianezza (To)
Marsala (Tp)
Biancavilla (Ct)
Mazzarrà (Me)
Bellolampo (Pa)
Castellana (Pa)
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IL GRUPPO MAIRE TECNIMONT 1/2 IL PARTNER TECNOLOGICO NEL WASTE TO CHEMICAL
Maire Tecnimont, attraverso MyRechemical, dedicata alla tecnologia waste to chemical, detiene e promuove le tecnologie di conversione chimica dei rifiuti per la produzione di prodotti chimici circolari e carburanti sostenibili a carbonio riciclato.
Maire Tecnimont, quotata alla borsa di Milano, è a capo di un gruppo industriale leader in ambito internazionale nella trasformazione delle risorse naturali. NextChem è la controllata del Gruppo dedicata alle tecnologie per la transizione energetica di cui MyRechemical fa parte.
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IL GRUPPO MAIRE TECNIMONT 2/2 UNA REALTA’ TUTTA ITALIANA NEL MONDO
SOCIETÀ CONTROLLATE
PRESENZA NEL MONDO
OIL & GAS, PETROLCHIMICA, FERTILIZZANTI
~9,300 DIPENDENTI & PROFESSIONISTI
50 TRANSIZIONE ENERGETICA & ECONOMIA CIRCOLARE
SOCIETA’ OPERATIVE
45 PAESI
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L’INIZIATIVA DI ASJA E MAIRE TECNIMONT
Raggruppamento Temporaneo d’Impresa (RTI)
Asja ha presentato, in collaborazione con il Gruppo Maire Tecnimont, in RTI con le società Tecnimont e KT, con la direzione tecnica di MyRechemical (NextChem) società del Gruppo dedicata al waste to chemicals, una proposta per la realizzazione di un impianto di Waste to Chemical nel sito industriale di Eni a Gela. La proposta ricade nell’ambito della procedura pubblica bandita dalla Regione Siciliana per la realizzazione di un impianto per il recupero energetico da rifiuti non pericolosiLa tecnologia proposta è quella della gassificazione e successiva conversione del gas di sintesi in idrogeno e metanolo: • non prevede la combustione ed esclude sostanzialmente emissioni di sostanze inquinanti in atmosfera • riduce drasticamente l’emissione di CO2 (-50%) rispetto alla termovalorizzazione (oltre -70% se si considera l'impatto complessivo su base LCA) • consente il recupero dei residui inerti come nuova materia prima, consentendo un recupero quasi totale del rifiuto trattato
L’iniziativa avrà anche un impatto positivo sul territorio: • dipendenti diretti, nell’indotto, e lavoratori nel periodo di costruzione • riqualificazione funzionale di un sito industriale già insediato • formazione e selezione di personale qualificato • collaborazione con le università e il territorio
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AREA RAFFINERIA DI GELA TAVOLA PRELIMINARE DEL PROGETTO
E’ già stato sottoscritto con Raffinerie di Gela S.p.A., società del gruppo ENI, un contratto preliminare opzionando l’acquisizione delle aree necessarie e prevendendone nel piano finanziario la bonifica e/o la messa in sicurezza permanente. All’interno dell’area è presente anche uno scalo ferroviario che consentirà di portare i rifiuti nel sito di Gela anche via rotaia. A tal fine sarà opportuno realizzare una stazione di trasferenza, da localizzare in un’area della Sicilia nord occidentale già servita dalla ferrovia, da utilizzare come primo punto di raccolta a servizio dei territori più distanti dall’impianto, riducendo così significativamente il trasporto dei rifiuti su gomma.
Area totale approssimativa 10 ettari
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LA TECNOLOGIA IN SINTESI 1/2 WASTE TO CHEMICAL (E PRODUZIONE DI METANOLO) VS INCENERIMENTO
Waste to Chemical ed upgrading in idrogeno e biocarburanti Si tratta di un processo di conversione chimica ad alta temperatura, utilizzata con successo da oltre 30 anni in Giappone e Sud Corea dove sono attivi 46 impianti destinati al trattamento di oltre 2 milioni di tonnellate/anno di rifiuti. Le tecnologie applicate consentono la conversione della matrice introdotta all'interno del reattore in un gas di sintesi (syngas). L'unico sottoprodotto della gassificazione è un residuo vetrificato del tutto inerte (non pericoloso) con caratteristiche chimico/fisiche compatibili con il suo impiego in diversi settori industriali (es. materiali edili, isolanti ed abrasivi ecc.). La gassificazione è un processo più efficiente e pulito dell'incenerimento in quanto:
• • •
le molecole più grandi vengono scomposte in componenti più elementari a formare il syngas (principalmente H2 e CO); l'atmosfera carente di ossigeno in un gassificatore non fornisce l'ambiente necessario per la formazione di diossine e furani (come invece avviene all'interno della camera di combustione di un inceneritore); il syngas prodotto dalla gassificazione viene rapidamente raffreddato ed avviato ad un trattamento di "pulizia".
Il syngas viene quindi destinato ad una serie di processi di upgrading attraverso conversioni catalitiche e dunque convertito in idrogeno pronto all’uso per le applicazioni di mobilità e trasporto o industriali o in biocarburanti (metanolo) destinati al blending con i carburanti tradizionali, in accordo con i nuovi stringenti obblighi derivanti dalla RED II.
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Capacità di trattamento: 400.000 tonnellate/anno di rifiuti non riciclabili meccanicamente*
LA TECNOLOGIA IN SINTESI 2/2 O2
Aria
Unità di frazionamento dell’aria
Gassificazione Rifiuti
N2
Purificazione Syngas Tecnologia
Conditioning Syngas Sintesi Metanolo Purificazione Metanolo
Tecnologia
Idrogeno 3.000 tonnellate/anno
Metanolo 188.000 tonnellate/anno
* Per rifiuti non riciclabili meccanicamente è intesa la frazione secca dei rifiuti derivanti dalle operazioni di trattamento dei rifiuti, per i quali non è più possibile effettuare recupero di materia
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I PRODOTTI DEL WASTE TO CHEMICAL 1/4 Il metanolo è il più sostenibile dei carburanti marini con le più basse
SOx -99%
NOx -60%
IL METANOLO
emissioni*
Particolato -95%
CO2 -95%
Lo spedizioniere , leader mondiale per capacità di trasporto e numero di navi porta-container, ha recentemente investito 2,1B$ per la realizzazione di 12 nuove navi alimentate esclusivamente a metanolo sostenibile***. Queste nuove navi consentiranno un risparmio di 1,5 milioni di tonnellate di CO2 e permetteranno di effettuare i trasporti oceanici ad emissioni zero a partire dal 2024, richiedendo una disponibilità di almeno 730.000 tonnellate all’anno di metanolo.
Il Metanolo è la migliore soluzione immediatamente disponibile per la decarbonizzazione del trasporto marittimo.****
** *: Stena Lines – Emission reductions when compared to alternative fuels currently available (fuel oil) **: Methanol-and-Shipping-Longspur-Research-25-Jan-2022.pdf ***: A.P. Moller - Maersk engages in strategic partnerships across the globe to scale green methanol production by 2025 | Press Release | News ****: MSC e Oldendorff aderiscono al Methanol Institute e sperimentano navi al metanolo – Corriere Marittimo
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I PRODOTTI DEL WASTE TO CHEMICAL 2/4 MENO CO2 MINORI COSTI
Waste Inceneration EU ETS
Impatto sulle tariffe delle emissioni da incenerimento Gli impianti Waste to Chemical consentono di risparmiare complessivamente fino al 90% di emissioni di CO2. La revisione delle norme comunitarie in tema di decarbonizzazione prevede che, a partire dal 2030, anche gli inceneritori siano soggetti all’ETS (Emission Trading Scheme) dell'Unione Europea, come già in atto nei Paesi Bassi ed in Svezia. Ciò causerà inevitabilmente il raddoppio delle tariffe di incenerimento*. Il trattamento dei rifiuti con la tecnologia Waste to Chemical consentirà di evitare questo incremento di costi per la collettività.
EU ETS Future Prices * Zero Waste Europe ZWE_Delft_Oct21_Waste_Incineration_EUETS_Study.pdf (zerowasteeurope.eu). Oggi la CO2 è quotata circa 80 €/T (+130% da inizio anno) Fonte: Carbon Price Viewer - Ember (ember-climate.org)
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I PRODOTTI DEL WASTE TO CHEMICAL 3/4 IDROGENO
Fornitura alla adiacente raffineria quale consumatore «Hard to Abate» Stazione di rifornimento per autovetture e autotrasporto nei pressi dell’impianto
Rifornimento per mobilità ferroviaria a zero emissioni (il 33% delle line ferroviarie non ancora elettrificate è in Sicilia)
Immissione nella rete di distribuzione del gas naturale
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I PRODOTTI DEL WASTE TO CHEMICAL 4/4 GRANULATO VETRIFICATO INERTE: NUOVA MATERIA PRIMA PER L’INDUSTRIA
L'università degli studi di Modena e Reggio Emilia UNIMORE ha confermato quella che in Giappone è già prassi industriale da oltre 20 anni e mostrato i seguenti risultati: •
l'analisi chimica ha classificato il granulato come materiale inerte amorfo (vetrificato). Test di eluizione superato! Può quindi acquisire la qualifica di “prodotto”. Non è un rifiuto;
•
il materiale è adatto per l'uso nella produzione di laterizi, acciai, cementi, abrasivi, sottofondi stradali. Può essere reso disponibile sul mercato a valori estremamente bassi e sostituisce il materiale di cava.
GRANULATO VETRIFICATO FORTE ETEROGENEITÀ
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APPROFONDIMENTI TECNICI 1/5 I VANTAGGI DEL WASTE TO CHEMICAL RISPETTO ALLA TERMOVALORIZZAZIONE
Termovalorizzazione
Waste to Chemical
Il 95% del Carbonio presente nel rifiuto viene trasformato in CO2
Fino al 65% del Carbonio presente nel rifiuto viene trasformato in nuovi prodotti chimici o biocarburanti
La riduzione di volume del rifiuto è di 1:5
La riduzione del volume del rifiuto è di 1:100
La riduzione di massa del rifiuto è di 1:4
La riduzione in massa del rifiuto è di 1:20
Il residuo della combustione è una cenere volatile e tossica (rifiuto pericoloso) che per essere destinata a dimora in discarica richiede ulteriori trattamenti energivori (es. vetrificazione).
Il residuo del processo è un granulato inerte e vetrificato (certificato in Giappone e da UNI.MO.RE. secondo legislazione italiana), che trova opportunità di applicazione in vari settori dell'industria (es. edile e meccanica) per la realizzazione di manufatti, per la produzione di lana di roccia e contente il recupero di metalli.
La combustione avviene in eccesso di aria, con un difficile controllo della combustione della sostanza secca. In particolare nei transitori si producono diossine, furani, ossidi di zolfo, particolato e NOx. E’ quindi richiesto un importante sistema di post-trattamento dei fumi di scarico.
Il processo utilizza O2 che garantisce un maggior controllo delle condizioni di reazione. Le condizioni di reazione non consentono la formazione di diossine e furani, l’uso di O2 anziché di aria (miscela O2 e N2) impedisce la formazione di NOx. Anche lo zolfo viene convertito in H2S, poi recuperato come zolfo elementare e reintrodotto nell'economia circolare.
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APPROFONDIMENTI TECNICI 2/5 I VANTAGGI DEL WASTE TO CHEMICAL RISPETTO ALLA TERMOVALORIZZAZIONE
Termovalorizzazione
Emissioni CO2 [tonnellate CO2 per tonnellata di rifiuto]
1,48
Waste to Chemical 0,75 (-51%)
(diluita nei fumi e pertanto recuperabile solo realizzando ulteriori sezioni impiantistiche )
(pura, già pronta per altri usi industriali o per CCS)
0%
>55%
Ceneri (rifiuto pericoloso da smaltire)
20-25%
Nessuna
Inerte vetrificato (da reimpiegare nell’industria)
Nessuno
15%
Carbonio conservato nella Nuova Materia prima
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APPROFONDIMENTI TECNICI 3/5 WASTE TO CHEMICAL (E PRODUZIONE DI METANOLO) VS INCENERIMENTO
I vantaggi offerti dalla gassificazione dei rifiuti non riciclabili meccanicamente sono ulteriormente evidenti se, come nella proposta tecnologica di Asja, il syngas prodotto viene destinato all’upgrading per produrre idrogeno e bio-carburanti. Il risparmio in termini di emissioni di CO2, rispetto alla combinazione delle soluzioni tradizionali che prevedono la termovalorizzazione e l’impiego di fonti fossili, è già prossimo alla «carbon neutrality» ed aumenterà ulteriormente, proporzionalmente all’aumento di disponibilità di energia rinnovabile nella rete elettrica sino a poter essere considerata una tecnologia con effetti di «carbon capture».
Processo proposto Processi convenzionali Capacità produttiva Emissioni di CO2** Future Emissioni di CO2***
Waste to Chemical ed upgrading in Idrogeno
Waste to Chemical ed upgrading in Metanolo
Termovalorizzazione + Steam reforming
Termovalorizzazione + Sintesi metanolo
29.600 ton/anno di H2
178.000 ton/anno di bio-metanolo + 2.900 ton/anno di H2
-95%
-97%
-131%
-127%
.** Stima di rete elettrica con 30% di energia rinnovabile *** Stima di rete elettrica con 100% di energia rinnovabile
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APPROFONDIMENTI TECNICI 4/5 WASTE TO CHEMICAL (E PRODUZIONE DI METANOLO) VS INCENERIMENTO
Incenerimento La "termovalorizzazione" è una definizione che trova riscontro solo in Italia, dove il termine viene utilizzato a partire dagli anni '90 per darne una collocazione tra le fonti rinnovabili. L'incenerimento/termovalorizzazione è la distruzione ad alta temperatura di rifiuti, ottenendo come prodotti finali:
• • •
Ceneri: circa il 25%-30%, in massa (che richiedono un trattamento e lo smaltimento in discarica come rifiuto pericoloso). Calore: che a sua volta può essere convertito in elettricità. La conversione in elettricità consente un’efficienza di conversione compresa tra 20 e 25%. Fumi: derivanti dalla combustione diretta dei rifiuti, pertanto, oltre CO2 e NOx, vengono prodotte sostanze inquinanti come HCl, polveri sottili, CO, SOx HF, Hg, IPA, metalli pesanti, PCDD/F.
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green energy + efficiency
Approfondimenti Tecnologici
APPROFONDIMENTI TECNOLOGICI 1/12 AFFIDABILITA’ E ROBUSTEZZA
CHIBA
MUTSU
OSAKA
TOKUSHIMA
ISAHAYA
KURASHIKI
CAPACITÀ
80 kta
45 kta
28 kta
36 kta
90 kta
150 kta
N° LINEE
2
2
2
2
3
3
RIFIUTI SOLIDI URBANI
RIFIUTI INDUSTRIALI
STATO
20 ANNI DI ATTIVITA’
CARICA RIFIUTI E FANGHI INDUSTRIALI
USI DEL SYNGAS
RIFIUTI INDUSTRIALI
RIFIUTI SOLIDI COMUNALI E INDUSTRIALI
RIFIUTI SOLIDI URBANI
POWER
E SINC
2001
Più di 40 referenze industriali con aria arricchita o ossigeno puro come agente per la conversione chimica dei rifiuti (a sinistra quelli che usano O2 puro)
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APPROFONDIMENTI TECNOLOGICI 2/12 PERCHE’ IN GIAPPONE ?
VOLONTÀ DI RIDURRE L’USO DELLE DISCARICHE DATI GLI ALTI COSTI DEI TERRENI INTORNO A TOKYO
LA RIDUZIONE IN VOLUME DEI RIFIUTI MEDIANTE CONVERSIONE CON OSSIGENO PURO È 1 A 100 (1 A 5 PER UN INCENERITORE).
LEGISLAZIONE ESTREMAMENTE RESTRITTIVA SULLE EMISSIONI DI DIOSSINE IN ATMOSFERA E NELLE ACQUE
LA CONVERSIONE AD ALTA TEMPERATURA IN AMBIENTE RIDUCENTE NON CONSENTE LA FORMAZIONE DI DIOSSINE
NECESSITÀ DI TRATTARE OGNI TIPO DI RIFIUTO DIFFICILE
LA CONVERSIONE CON OSSIGENO PURO AD ALTA TEMPERATURA CONVERTE E STABILIZZA ANCHE RIFIUTI PARTICOLARMENTE DIFFICILI E CONTAMINATI (INCLUSE LE CENERI DA TERMOVALORIZZATORI)
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APPROFONDIMENTI TECNOLOGICI 3/12 PERCHE’ SOLO ORA IN EUROPA ?
LA COMUNITA’ EUROPEA FINANZIA PROGETTI DI CONVERSIONE CHIMICA IN TUTTA EUROPA (ESCLUDE INVECE DAI FINANZIAMENTI GLI INCENERITORI) 23
APPROFONDIMENTI TECNOLOGICI 4/12 LE VIE DEL RIFIUTO
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APPROFONDIMENTI TECNOLOGICI 5/12 DA RIFIUTO A CARBON RECYCLE FUEL
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APPROFONDIMENTI TECNOLOGICI 6/12 LA CONVERSIONE CHIMICA DEI RIFIUTI Zona di Stabilizzazione
SYNGAS
H H
Zona di Reazione
FS/CSS, PLASMIX, etc.
Fusione degli inerti
INUSTRIA CERAMICA, DEI CEMENTI E DEI LATERIZI Frazione inerte vetrificata (granulato)
LANA DI ROCCIA
INERTI » 10% della massa » 1% del volume
METALLI » 1% della massa » 0,15% del volume PRODUZIONE DELL’ACCIAIO
MASSICCIATE E SOTTOFONDI STRADALI 26
APPROFONDIMENTI TECNOLOGICI 7/12 BILANCIO GLOBALE IN LINEA CON GLI OBIETTIVI 2035 La parte residua dei rifiuti diventa syngas e Acqua
Composizione tipica del rifiuto in carica
Waste to treatment Fanghi concentrati
16,5%
sul rifiuto in ingresso
(20% di acqua)
4,0% circa sull’alimentazione
C
38,88 %
H
5,38 %
O
21,54 %
N
0,85 %
S
0,20 %
Cl
0,93%
Umidità
15,7 %
Ceneri
16,5 % 27
APPROFONDIMENTI TECNOLOGICI 8/12
WASTE FEEDING SYSTEM
LA PURIFICAZIONE SYNGAS
Quench
Il processo di sintesi del metanolo a valle è molto più severo di qualsiasi restrizione ambientale e non accetta contaminanti! Si usano letti assorbenti e catalitici per ridurre le eventuali tracce di inquinanti fino a ppb.
Acid washing REACTOR
Granulate tank
INERT GRANULATE
Acid decanter
Alkalibe scrubber + WESP
Subcooled washing + WESP
QUENCH Il quench evaporativo raffredda bruscamente il syngas da 1100 °C a circa 90 °C per congelarne la composizione ed evitare la formazione di composti nocivi come diossine o furani.
LAVAGGIO ACIDO E SEDIMENTATORE Il pH compreso tra 1,5÷3 è controllato da HCl - NaOH per portare i metalli pesanti in soluzione acquosa. Le particelle più pesanti vengono raccolte nella vasca di sedimentazione. La temperatura del syngas nello scrubber acido viene ridotta fino a 50 °C. LAVAGGIO ALCALINO L’aggiunta di soluzione di NaOH riporta il pH a 7 - 7,5 per stabilizzare la composizione del syngas e consentire l'uso di materiale da costruzione tradizionale nella sezione a valle. LAVAGGIO CON ACQUA SOTTORAFFREDATA E SEPARATORI ELETTROSTATICI AD UMIDO Consente di rimuovere le ultime tracce di polveri. 28
APPROFONDIMENTI TECNOLOGICI 9/12 BILANCIO DI MATERIA
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APPROFONDIMENTI TECNOLOGICI 10/12 BILANCIO DI MATERIA CO2 Pura 37.7 t/h (utilizzabile per varie applicazioni)
Feedstock = 50 t/h
Azoto=3000 Nm3/h
In futuro da fonti rinnovabili
Ossigeno=19827 Nm3/h
Gas naturale=2400 Nm3/h Energia Elettrica=24 MWh/h
GASSIFICAZIONE RIFIUTI E LAVAGGIO SYNGAS Depurazione acque di scarico
Inerte Vetrificato 8,3 t/h (ca 16%)
Fanghi 2,1 t/h (ca 4%)
Acque di scarico depurate 18,8 m3/h
Metanolo 23,5 t/h SINTESI METANOLO E PURIFICAZIONE
PURIFICAZIONE SYNGAS E CONDITIONING
Zolfo 104 kg/h (fertilizzante)
Idrogeno 0,3 t/h
Vapore Condensato
Vapore
Gas puro
Acqua demineralizzata=19,8 m3/h
Acqua raffreddamento 12000 m3/h DT = 10oC
Gas naturale = 1100 Nm3/h In futuro da fonti rinnovabili
Boiler ausiliario
CO2 6 ton/h NOx <10 mg/Nm3 (<0,5 kg/h) CO <40 mg/Nm3 (<2,2 kg/h)
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APPROFONDIMENTI TECNOLOGICI 11/12 LA CO2 COME POSSIBILITA’
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APPROFONDIMENTI TECNOLOGICI 12/12 SINERGIE CON IMPIANTO ESISTENTE
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ASPETTI LOGISTICI
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ARRIVO DELLA MATERIA PRIMA
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DISTRIBUZIONE PRODOTTI
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TRASFORMAZIONE COME NUOVO INIZIO
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green energy + efficiency
