Presentazione impianto pirogas

Energy Solutions
CryÔs Gas Unit
IMPIANTO DI GASSIFICAZIONE
Impianto di erogazione di syngas con utilizzo di biomassa da sottoprodotti
di origine biologica
REALIZZAZIONE
PROGETTAZIONE
Partner
TECN.AV. Srl
ASSISTENZA
Contatti: Roma 00192, Via Cosseria 5 – tel 06.3225715 www.tecnavsrl.it
Business Development
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Sommario
PRESENTAZIONE
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1.1. VANTAGGI E BENEFICI
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1.2. IL NOSTRO IMPIANTO DI GASSIFICAZIONE
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1.3. BIOMASSE
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1.4. DATI IMPIANTO
10
2. IL BIOCHAR; L’ULTERIORE RISORSA DEL NOSTRO IMPIANTO
14
2.1. BENEFICI E MOLTEPLICI IMPIEGHI DEL CARBONE VEGETALE
17
3. IL NOSTRO IMPIANTO DI GASSIFICAZIONE NELLA FILIERA AGROINDUSTRIALE 19
4. IL NOSTRO IMPIANTO DI GASSIFICAZIONE NELLA FILIERA VITIVINICOLA
21
5. LA NOSTRA INSTALLAZIONE PRESSO L’AZIENDA AGRICOLA MONSOTTO
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6. FONTI E RIFERIMENTI
28
ALL.1. BIOCHAR PRODOTTO DALL’IMPIANTO
29
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IL GRUPPO
Il Gruppo RM opera da anni nei settori dell’efficienza energetica e del facility management, della
cogenerazione industriale e dei servizi ambientali.
Nato negli anni ’90, ha rapidamente acquisito competenze specifiche nella gestione di complessi
progetti energetici legati al settore industriale, competenze che si sono, in seguito, estese anche ad
altri settori.
Entrato nel perimetro dell’energia nel 2001 si è rapidamente affermato con importanti soluzioni di
energy service a livello nazionale.
Il Gruppo si presenta sul mercato come il partner ideale per operatori economici - privati e pubblici che necessitino di soluzioni su misura capaci di coniugare efficienza energetica e rispetto
ambientale.
Grazie ad un’eccellenza che si manifesta nella gestione delle risorse umane, nelle attività di ricerca e
sviluppo e del know how, che spazia dai combustibili, fino alle energie rinnovabili e all'efficienza
energetica, RM è in grado di offrire oggi una gamma di soluzioni competitive a sostegno di uno
sviluppo economico sostenibile e di un sempre più ridotto impatto ambientale.
IL NOSTRO PARTNER TECN.AV
TECN.AV. Srl è una società di studi, ricerche e sviluppo commerciale nel campo tecnologico,
ambientale e delle fonti energetiche rinnovabili, nata nel 1982 dall'incontro di professionisti e
manager con esperienza nei settori industriale, elettromeccanico, chimico, biotecnologico ed
ambientale.
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1.1. VANTAGGI E BENEFICI
I benefici e i vantaggi derivanti dall'utilizzo dei nostri impianti sono di molteplice natura:.
AMBIENTALI
La base di ogni progetto e processo segue sempre la filosofia ambientale del gruppo.
Si realizzano pertanto impianti che volgano la propria attenzione alla valorizzazione delle risorse locali; sia di
produzione agricola che di scarti.
L'impianto viene sempre dimensionato ai fabbisogni locali per non avere mai impatti importanti nell'ambiente,
sia in termini di viabilità che di dimensioni strutturali.
Solitamente maggiore è la presenza dell'uomo, maggiore sono gli scarti e residui prodotti dallo stesso,
materiali che possono essere utilizzati nel nostro processo unitamente alle biomasse.
La produzione energetica è pertanto commisurata alle esigenze locali attraverso l’utilizzo delle risorse
disponibili.
Il nostro progetto prevede e pianifica una rete diffusa di micro impianti nel territorio.
ECONOMICI
Il presupposto principale alla base di questo progetto è che l’iniziativa debba fornire un importante riscontro
economico indipendentemente dalle varie condizioni di contorno quali: alimentazione della biomassa,
gestione, incentivazione, modalità di finanziamento ecc.
Per dare un riferimento riguardo alle aspettative sulle performance economiche dell’impianto, partendo da
ipotesi largamente condivisibili, ma adattabili alle singole realtà in esame, viene sviluppato il Business Plan.
Il risultato più macroscopico è che solitamente a fronte di una Equity del 20% il Tasso Interno di Rendimento
(TIR) dell’operazione è pari al 28% con una redditività del capitale proprio investito superiore al 75% annuo.
Il Payback rispetto all’investimento complessivo è pari a 3 anni.
I risultati possono anche migliorare in funzione dell’utilizzo di biomassa di recupero di sottoprodotti e/o rifiuti
che, oltre ad aver un minor costo rispetto al cippato, possono dare luogo ad un risparmio per l’abbattimento
dei costi di smaltimento.
Ulteriori benefici che derivano dall'efficienza del processo e dalle alte prestazioni garantite (rapporto kWh
prodotti/kg di biomassa alimentata, alto tempo operativo etc.) sono:
•
Riduzione drastica dei costi energetici in virtù dell'utilizzo di biomassa 'povera' ed a basso costo (nella
maggior parte dei casi reperita localmente, come nel caso di prodotti di scarto agroforestali o derivanti da
raccolta differenziata);
•
Stabilizzazione dei costi energetici, mettendo al riparo il cliente dai probabili rialzi del prezzo dei
combustibili fossili;
•
Ridottissimi costi di esercizio;
Va infine considerata la possibilità di un investimento progressivo, utilizzando unità modulari, da aggiungere
secondo esigenze, che comprendono modalità di fornitura parzializzata in più stadi (fase autorizzativa,
fornitura di sola parte generativa e successiva fornitura della parte cogenerativa ovvero recupero calore).
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FINANZIARI
Il fabbisogno finanziario è di norma proporzionato al solo investimento dell’impianto, utilizzando biomasse e
scarti presenti e risparmiando perciò sull’acquisizione di biomasse rispetto ai combustibili convenzionali.
Quindi, in linea di massima, non dovendo investire e quindi finanziare le strutture di contorno, il ritorno
finanziario è rapido e tiene conto del risparmio che il committente solitamente sta già pagando, costi
energetici e/o di smaltimento dei propri scarti.
La società è solitamente disponibile, su richiesta del committente, a partecipare all’investimento per
concorrere al fabbisogno finanziario iniziale.
GESTIONALI
L’impianto è di semplice gestione, essendo
completamente automatizzato e gestibile in
remoto.
È inoltre possibile richiedere un servizio
integrato di gestione operativa.
APPLICAZIONI
Ai fini di investimento o per risparmio energetico, l’impianto può avere assetti generativi e cogenerativi e
trigenerativi.
Nel caso della cogenerazione o trigenerazione, produrre in maniera combinata energia elettrica, energia
termica e/o frigorifera comporta una serie di vantaggi che si traducono in benefici tecnico-economici molto
interessanti.
Un impianto convenzionale di produzione di energia elettrica ha una efficienza globale di circa il 40%,
mentre il restante 60% viene disperso sotto forma di calore; con un impianto di cogenerazione, invece, il
calore prodotto dalla combustione non viene disperso, ma recuperato per altri usi.
In questo modo la cogenerazione raggiunge un’ efficienza prossima al 90% e questo permette di:
• diminuire i costi;
• risparmiare energia primaria;
• diminuire le emissioni di CO2;
• salvaguardare l'ambiente
In una centrale di cogenerazione i gas di scarico del motore per la produzione di energia elettrica hanno
livelli termici elevati e di conseguenza possono essere utilizzati per trasferire calore ad olio, acqua o aria
(utilizzi in processi industriali, teleriscaldamento, ecc.), direttamente (fumi utilizzati per l'essiccamento),
oppure per produrre una ulteriore quota di energia elettrica (ciclo combinato).
Sono ben noti i vantaggi, in termini di rendimento energetico, che la cogenerazione ha rispetto alla
produzione separata di energia elettrica e termica e, proprio perché questi vantaggi sono originati da una
produzione combinata, è necessario che l'energia termica disponibile possa essere utilizzata nel ciclo
produttivo dello stabilimento in cui essa si colloca.
Ciò comporta la localizzazione degli impianti di cogenerazione in prossimità delle aree produttive e
consente inoltre di evitare costi di trasporto, perdite ed accise.
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PRODUZIONI
L’impianto può produrre energia elettrica e termica, in rete e in isola con potenze da 50/75 kWe fino a
1.000/1.500 kWe.
La configurazione in isola risulta facilmente applicabile nel nostro impianto che, per sua natura e concezione,
può essere utilizzato in questo assetto senza particolari modifiche, alimentando direttamente le utenze
elettriche utilizzatrici, senza essere connesso ad una rete pubblica.
Risulta per questo motivo di facile impiego anche in luoghi dove l’allacciamento elettrico è impossibile o antieconomico come nel caso di comunità montane, di villaggi isolati, di piccole isole o anche di utenze industriali
di medie dimensioni, laddove l’approvvigionamento di energia elettrica dalla rete, pur non avendo
caratteristiche di affidabilità e continuità, è di fatto indispensabile al processo di produzione.
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1.2. IL NOSTRO IMPIANTO DI GASSIFICAZIONE
Il nostro progetto prevede la
realizzazione di un impianto di
micro-cogenerazione che si basa
sull’utilizzo di una tecnologia che
permette, attraverso un processo
di gassificazione della materia
prima, la produzione di syngas.
Tale gas, alimentato in motori
endotermici collegati ad
alternatori, produce energia
elettrica con elevate prestazioni
sia sotto il profilo energetico che
ambientale.
In aggiunta, l'Impianto è anche in
grado di produrre in parallelo
(assetto cogenerativo) energia
termica, utilizzando il calore
disponibile nelle camicie del
motore o nei fumi uscenti dallo
stesso.
La gassificazione è un processo termochimico attraverso il quale il combustibile viene convertito in gas di
sintesi (syngas) attraverso una parziale ossidazione.
Il nostro impianto per la produzione di syngas può essere di diverse taglie (da 50 a 200 kWe su base
monoreattore o fino a 1MWe con più moduli in parallelo) e diversi assetti produttivi ( di sola energia elettrica o
cogenerativo).
La sua particolare tecnologia sviluppata permette, a differenza delle altre in commercio, l’utilizzo in
alimentazione all’impianto, di qualunque tipo di prodotto di matrice organica (cippato di legno, scarti di
potatura, scarti organici, etc.) in miscela con cippato di legna con tenori di umidità della miscela fino al
50%.
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La sua sezione di gassificazione è composta da:
•
Sistema di alimentazione: con zona di stoccaggio e coclea che trasferisce biomassa da
stoccaggio a reattore
•
Reattore di gassificazione: con focolare rivestito in materiale
refrattario ad alta resistenza
• Sistema di depurazione gas: con scrubbers di lavaggio, filtro e un ciclone deminster
• Sezione di raffreddamento e condensazione: che trattiene vapore acqueo e prodotti
indesiderati dal syngas per essere utilizzato pulito in motori endotermici
Al termine del processo si ottiene quindi syngas depurato. Il syngas generato alimenta uno o più
motori endotermici (in funzione alla taglia dell’impianto) producendo energia elettrica, in parallelo se
si sceglie di operare in assetto cogenerativo si può prevedere una sezione di produzione di calore. Il
mantenimento del parallelo e la costanza della potenza elettrica generata è garantita dalla presenza
di una centralina di controllo del motore di concezione innovativa.
Sono disponibili due tipologie di impianto che si differenziano per matrici di
alimentazione:
- Impianti alimentati a biomassa vergine
- Impianti alimentati a biomasse e rifiuti a base di carbonio
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1.3. BIOMASSE
La Direttiva Europea 2009/28/CE, ripresa da tutta la legislazione ad essa riferente, definisce la biomassa
come:
"la frazione biodegradabile dei prodotti, rifiuti e residui di origine biologica provenienti
dall'agricoltura
(comprendente sostanze vegetali e animali), dalla silvicoltura e dalle industrie connesse,
comprese la pesca e l'acquacoltura, nonché la parte biodegradabile dei rifiuti industriali
e urbani.»
La biomassa utilizzata a fini energetici consiste in tutti quei materiali organici che possono essere utilizzati
come combustibili ovvero trasformati in altre sostanze, solide, liquide, gassose, di più facile utilizzo negli
impianti di conversione.
Le biomasse e i combustibili da esse derivate emettono nell'atmosfera, durante la combustione, una quantità
di anidride carbonica più o meno corrispondente a quella che viene assorbita in precedenza dai vegetali
durante il processo di crescita.
L'impiego delle biomasse ai fini energetici non provoca quindi il rilascio di nuova anidride carbonica,
principale responsabile dell'effetto serra.
Inoltre, data la loro natura, la biodegradabilità costituisce un ulteriore vantaggio per l'ambiente.
COME UTILIZZIAMO LE BIOMASSE
I nostri impianti sono pensati per sfruttare al meglio tali risorse ed attraverso le tecnologie sviluppate sono in
grado di risolvere i problemi più diffusi che insorgono nel loro utilizzo.
La tecnologia sviluppata permette infatti, a differenza delle altre in commercio, l’utilizzo in alimentazione
all’impianto, di qualunque tipo di prodotto di matrice organica (cippato di legno, scarti di potatura, scarti
organici, etc.) in miscela con cippato di legna con tenori di umidità della miscela fino al 50% ed una
presenza di parti fini fino al 30%.
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1.4. DATI IMPIANTO
CARATTERISTICHE DELL’IMPIANTO DI GASSIFICAZIONE
TAGLIE IMPIANTO
• 50 kWe a 1000 kWe
BIOMASSA UTILIZZABILE
• Qualsiasi essenza legnosa anche in combinazione di tutti gli scarti e
sottoprodotti agricoli
(VEDI TABELLA 1)
TEMPI DI REALIZZAZIONE
• Da 4 a 6 mesi, a seconda delle condizioni del sito e delle taglie d'impianto
ALCUNI ESEMPI D’APPLICAZIONE
• AZIENDE AGRICOLE
• AZIENDE VITIVINICOLE
• FRANTOI
• DISTILLERIE
• AZIENDE DI STOCCAGGIO E LAVORAZIONE CEREALI
• INDUSTRIE AGROALIMENTARI E CONSERVIERE
• MANGIMIFICI
• INDUSTRIA DEL LEGNO E DELL'ARREDO
• ESSICCAMENTO FANGHI E DEPURAZIONE INDUSTRIALE
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TABELLA 1: ALCUNE BIOMASSE UTILIZZABILI NELLA NOSTRA UNITA’ DI
GASSIFICAZIONE
A titolo esemplificativo elenchiamo i sottoprodotti o scarti utilizzabili nell’impianto di gassificazione.
Solitamente, per tutti questi sottoprodotti, occorre una base di cippato di legna; il mix può
contenere fino al 50% di umidità ed una presenza di parti fini fino al 30%.
SOTTOPRODOTTI PROVENIENTI DA ATTIVITÀ AGRICOLA, DI
ALLEVAMENTO, DALLA GESTIONE DEL VERDE E DA ATTIVITÀ
FORESTALE:

stallatico

farine di carne

paglia

pula

stocchi

fieni e trucioli da lettiera

residui di campo delle aziende agricole

sottoprodotti derivati dall’espianto

sottoprodotti derivati dalla lavorazione dei prodotti forestali

sottoprodotti derivati dalla gestione del bosco

potature, ramaglie e residui dalla manutenzione del verde pubblico e
privato
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SOTTOPRODOTTI PROVENIENTI DA ATTIVITÀ ALIMENTARI ED
AGROINDUSTRIALI:

sottoprodotti della trasformazione del pomodoro (buccette, bacche fuori
misura, ecc.)

sottoprodotti della trasformazione delle olive (sanse, sanse di oliva
disoleata)

sottoprodotti della trasformazione dell’uva (vinacce, graspi, ecc.) e della
distillazione delle vinacce

sottoprodotti della trasformazione della frutta (condizionamento,
sbucciatura, detorsolatura, pastazzo di agrumi, scarti di pere, mele,
pesche, noccioli, gusci, ecc.)

sottoprodotti della trasformazione di ortaggi vari (condizionamento,
sbucciatura, confezionamento, ecc.)

sottoprodotti derivati dalla lavorazione del risone (farinaccio, pula, lolla,
ecc.)

sottoprodotti della lavorazione dei cereali (farinaccio, farinetta, crusca,
tritello, glutine, amido, semi spezzati, ecc.)

sottoprodotti della lavorazione di frutti e semi oleosi (pannelli di germe di
granoturco, lino, vinacciolo, ecc.)

pannello di spremitura di alga

sottoprodotti dell’industria della panificazione, della pasta alimentare,
dell’industria dolciaria (sfridi di pasta, biscotti, altri prodotti da forno, ecc.)

sottoprodotti della torrefazione del caffè

sottoprodotti della lavorazione della birra
SOTTOPRODOTTI PROVENIENTI DA ATTIVITÀ INDUSTRIALI:

sottoprodotti della lavorazione del legno per la produzione di mobili e relativi
componenti
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TABELLE EMISSIONI INQUINANTI IN USCITA
Le seguenti tabelle mostrano i livelli emissivi prodotti dal nostro impianto in uscita rispetto ai limiti
normativi di riferimento:
Livelli di CO raggiunti nell’arco di 24 ore tipo, in riferimento ai limiti normativi fissati a 200mg/Nm³:
Livelli di NOx raggiunti nell’arco di 24 ore tipo, in riferimento ai limiti normativi fissati a 200mg/Nm³:
Livelli di Polveri raggiunti nell’arco di 24 ore tipo, in riferimento ai limiti normativi fissati a 10 mg/Nm³:
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2. IL BIOCHAR; L’ULTERIORE RISORSA DEL NOSTRO
IMPIANTO
Il Nostro Impianto di Gassificazione con la sua tecnologia
innovativa è in grado di produrre carbone vegetale da utilizzare
come ammendante del terreno.
IL NOSTRO PROCESSO DI GASSIFICAZIONE
Quando utilizziamo biomassa vegetale per produrre energia in un processo di combustione
restituiamo la CO2 precedentemente catturata dall’atmosfera, producendo cenere da restituire al
terreno contenente sali minerali. Grazie al nostro impianto l’azione benefica per l’ambiente va ben
oltre. Trasformiamo le biomasse in gas di sintesi con un processo che si autosostiene, senza
praticamente utilizzo di combustibile fossile e utilizziamo il gas per produrre energia termica,
elettrica e frigorifera. Cosa otteniamo dal processo? Carbone vegetale in quantità importanti che si
presta ad essere incorporato quale ammendante nel terreno, migliorandone le caratteristiche di
permeabilità, porosità, aerazione, capacità di trattenere l'umidità, in altri termini, migliorando il
terreno dal punto di vista agricolturale: il biochar.
«Fino a un secolo fa – racconta Franco Miglietta,
ricercatore dell'istituto di Biometeorologia del Cnr, a
Firenze – i suoli agrari Italiani contenevano 130
tonnellate di carbonio per ettaro, oggi quasi la metà.
Aggiungendo 700 chili di biochar all'anno, si
potrebbe aumentare la loro fertilità e
immagazzinare lì per secoli l'anidride
carbonica che le piante hanno preso dall'atmosfera per crescere».
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Se per ipotesi questa soluzione venisse adottata da tutta l'agricoltura italiana, il Paese
toglierebbe dall'atmosfera 45 milioni di tonnellate di CO2 all'anno. Per questo molte ricerche si
sono orientate alla ricerca di sistemi economicamente validi per catturare e "sequestrare"
sottoterra l'anidride carbonica prodotta dalle industrie per diminuire le emissioni serra in
atmosfera; la tecnologia CCS (Carbon Capture and Storage). In Italia un decreto legislativo,
alcuni brevetti, ma nessun sito ancora operativo. In altri casi sono stati utilizzati setacci
molecolari per catturare la CO2 da immettere nel terreno.
Secondo Greenpeace, organizzazione ambientalista diffusa a livello mondiale, la CCS non
rappresenta una soluzione al problema energetico e climatico; per diversi motivi. Intanto,
nell'ipotesi migliore, non si prevede che la tecnologia possa essere disponibile su scala
industriale prima del 2030. Inoltre, gli impianti CCS consumano a loro volta molta energia, a
scapito dell'efficienza degli impianti a cui si applicano, e hanno costi molto alti.
Come alternativa valida, i ricercatori Cnr e Greenpeace sostengono le fonti rinnovabili, verso le
quali l'organizzazione ambientalista propone il dirottamento degli investimenti.
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Il nostro sistema, al contrario, oltre a produrre energia rinnovabile, autosostenendosi ed a
bilancio energetico positivo, con livelli emissivi prossimi allo 0, permette di sequestrare anidride
carbonica dall’atmosfera e fissarla sotto forma di carbonio organico nel terreno.
È questa quindi la risposta da ormai oltre vent’anni di ricerche che coniuga
cosi tante aspettative;
-
Produzione energia da fonte rinnovabile (biomassa solare)
-
Azzeramento dell’utilizzo di combustibili fossili
-
Diminuzione CO2
-
Aumento della sostanza organica nel terreno e quindi della sua fertilità
Per fare un esempio pratico del vantaggio in termini ambientali del nostro impianto possiamo
dire che da 1 tonnellata di biomassa il nostro processo produce 4 MW totali tra energia
elettrica, termica e frigorifera.
Abbiamo quindi, rispetto ad un impianto alimentato a metano, più di 400 Kg. di CO2 evitata per
tonnellata di biomassa.
Inoltre fissiamo nel terreno, attraverso il biochar, circa 400 kg di CO2 ogni tonnellata, che le
piante avevano assorbito dall’atmosfera. (Fonte I-Char).
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2.1. BENEFICI E MOLTEPLICI IMPIEGHI DEL CARBONE
VEGETALE
Diversi studi hanno dimostrato significanti benefici
agronomici, come l’aumento della produzione
delle colture, in terreni ammendati con biochar. La
sua applicazione contribuisce infatti a migliorare
la fertilità del suolo ed aumentarne la ritenzione
idrica e di nutrienti essenziali per le piante, in
particolare calcio, potassio e fosforo.
Grazie alla sua struttura porosa e all’elevata area
superficiale il biochar influenza le proprietà fisiche
del suolo, ad esempio favorendo la ritenzione
idrica e aumentandone l’area superficiale.
Un altro effetto positivo consiste nell’aumento del pH dei suoli, causato dalla presenza, nel char,
di sostanze basiche. Questo è particolarmente utile nei suoli acidi in cui l’aumento di pH
determina un incremento della solubilità di elementi importanti per le piante, quali fosforo, calcio e
potassio. Inoltre, dopo immissione nel terreno, la superficie del char subisce ossidazione con
formazione di gruppi funzionali fenolici e carbossilici che conferiscono alla superficie cariche
negative pH dipendenti. Questo determina un miglioramento delle caratteristiche chimiche del
suolo, quali incremento della capacità di scambio cationico (CSC) ed aumento della ritenzione di
acqua, nutrienti e prodotti agrochimici a disposizione delle piante e delle coltivazioni. La CSC è
infatti indicativa della capacità del suolo di trattenere cationi in una forma disponibile per le piante
e di minimizzarne le perdite per dilavamento.
L’uso del biochar come ammendante porta quindi ad una diminuzione della lisciviazione di
elementi nutritivi importanti con conseguente aumento della fertilità del suolo e, allo stesso tempo,
riduzione dell’inquinamento delle falde acquifere. Tutto questo consente inoltre un minore utilizzo
di fertilizzanti chimici con importanti ricadute sia per gli agricoltori, soggetti a minori spese, sia per
l’ambiente. Infatti, un minore consumo di energia e risorse porta anche ad un minore impatto
ambientale.
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E non è finita qui. Infatti, grazie alle sue elevate capacità assorbenti, il biochar può contribuire alla
riduzione dell’inquinamento diffuso proveniente da agricoltura attraverso la sua distribuzione in
terreni da cui derivano elementi inquinanti. Può anche essere possibile utilizzare la sua capacità
assorbente per eliminare la contaminazione nel processo di trattamento delle acque. Diversi studi
dimostrano infatti la sua efficacia nella rimozione di nitrati, fosfati, metalli pesanti, pesticidi e
composti organici sia dai suoli che da soluzioni acquose.
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3. IL NOSTRO IMPIANTO DI GASSIFICAZIONE NELLA
FILIERA AGROINDUSTRIALE
Il nostro impianto di gassificazione consente di produrre energia elettrica, termica e frigorifera,
dimostrandosi la soluzione valida ed economica per tutte quelle realtà produttive che necessitano,
all’interno della loro struttura, di queste fonti energetiche.
È infatti possibile alimentare serre per ortofrutticoltura, florovivaistiche e celle frigorifere per la
conservazione dei prodotti alimentari.
Inoltre il carbone prodotto della trasformazione della biomassa in ingresso, trattandosi di carbone
vegetale ricco di carbonio, può essere utilizzato quale ammendante del terreno agricolo,
migliorando la fertilità del suolo ed aumentando la ritenzione idrica e di nutrienti essenziali per le
piante, in particolare calcio, potassio e fosforo.
Il nostro sistema rappresenta pertanto una soluzione in grado di rendere un’unità produttiva
completamente indipendente, dal punto di vista energetico.
.
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SCHEMA DI PROCESSO:
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4. IL NOSTRO IMPIANTO DI GASSIFICAZIONE NELLA
FILIERA VITIVINICOLA
Il nostro impianto di gassificazione consente di produrre energia elettrica, termica e frigorifera,
dimostrandosi la soluzione perfetta per la filiera vitivinicola che necessita della trigenerazione per i
processi di trasformazione dell’uva.
È in grado di fornire l’energia necessaria a
tutte le fasi di lavorazione dalla pigiatura, alla
fase di fermentazione, con conservazione
della temperatura più idonea, fino alla
svinatura, la torchiatura, l’imbottigliamento e
lo stoccaggio del prodotto finito nelle cantine.
L’impianto è alimentato a biomassa, è quindi
in grado di utilizzare molte tipologie di scarti
vegetali tra cui sfalci di potatura e ramaglie in
mix con cippato di legna.
Dal suo processo di gassificazione è inoltre
in grado di ottenere carbone vegetale in
uscita.
Si presenta quindi la soluzione perfetta sia per produzione di energia ai fini di immissione in rete
che per autoconsumo.
È possibile scegliere di produrre una quantità di carbone superiore a quella non strettamente
necessaria alla produzione di energia elettrica per ottenere quantità più importanti da immettere nel
mercato con un ulteriore ritorno economico.
BIOMASSE RESIDUALI E RISOLUZIONE DEL PROBLEMA DI SMALTIMENTO
DEI RESIDUI DI POTATURA
La pratica di abbruciamento dei residui di potatura ha sempre costituito un grave problema in
termini di gestione del territorio e prevenzione ambientale da parte dei comuni italiani.
Il corpo forestale dello Stato rivolge da sempre particolare attenzione alla prevenzione e
repressione dell'illegale attività di abbruciamento di residui vegetali sul territorio, a salvaguardia
della salubrità dell'aria nonché per scongiurare il rischio di incendi boschivi, in quanto le cronache
riportano continuamente notizie di gravi incidenti o provocati incendi durante il periodo di
potatura. Per definire e disciplinare il
problema, a seguito della conversione in
legge del decreto n. 91/2014 (ad opera
della legge 11 agosto 2014, n. 116
pubblicata in G.U. 20 agosto 2014, n.
192) è entrata definitivamente in vigore
la norma che disciplina la combustione in
loco dei residui vegetali di natura
agricola e forestale vietando la
combustione di residui vegetali agricoli e
forestali durante i periodi di massimo
rischio per gli incendi boschivi,
dichiarati dalle regioni.
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La soluzione possibile a questo problema potrebbe essere quello di recuperare tali scarti per
inserirli all’interno di processi energetici come il nostro processo di gassificazione.
La filiera di recupero delle biomasse residuali di natura agricola e forestale rappresenta infatti un
settore di fondamentale importanza per avere la disponibilità di biomasse da destinare alla
produzione di energia senza impegnare il terreno per colture energetiche, trasformando i residui
generalmente considerati dei rifiuti, e quindi materiali di scarto gravati da costi di smaltimento, in
una fonte di energia. Pertanto, con l’ottimizzazione del cantiere di raccolta, le biomasse residuali
rivestono un ruolo strategico nell’ambito dell’attuale politica energetica poiché rappresentano una
valida risorsa per la produzione di energia termica e/o elettrica. La biomassa residuale
rappresenta un cospicuo bacino di approvvigionamento da cui gli stessi produttori possono trarre
un importante utile in termini economici, in quanto possono risparmiarsi le operazioni di bruciatura
in loco o di interramento previa trinciatura, tecniche peraltro dannose per l’ecosistema in quanto
aumentano l’immissione incontrollata di fumi nell’atmosfera e rendono più agevole la diffusione di
eventuali inoculi presenti nel legno, contaminando le piante sane con vari patogeni. (Fonte:
Dipartimento tecnico economico per la gestione territorio agricolo forestale, Potenza).
Il nostro sistema rappresenta pertanto una soluzione in grado di rendere un’unità produttiva
completamente indipendente, dal punto di vista energetico e di utilizzo di risorse disponibili.
Inoltre il carbone prodotto della trasformazione della biomassa in ingresso, trattandosi di carbone
vegetale ricco di carbonio, può essere utilizzato quale prezioso ammendante per i vitigni.
L’UTILIZZO DEL CARBONE VEGETALE DEL NOSTRO PROCESSO DI
GASSIFICAZIONE PER IL VIGNETO
Le conseguenze dei cambiamenti
climatici si stanno manifestando nel
settore vitivinicolo in modo sempre più
evidente e i vigneti dell’area
mediterranea sono e saranno nei
prossimi decenni tra i più esposti, non
solo agli effetti del riscaldamento
globale, ma anche ad un susseguirsi
sempre più frequente di eventi
estremi, tra i quali periodi caldi e
siccitosi più o meno prolungati. L’uso
del biochar, la cui applicazione dovrà
essere testata per le diverse varietà e
nei diversi suoli, potrebbe quindi essere di aiuto per migliorare la resistenza della pianta in questi
periodi di siccità anche in condizioni di scarsità di risorse idriche e in assenza di irrigazione. È
quanto i ricercatori di Ibimet in collaborazione con Marchesi Antinori stanno indagando da cinque
anni su un vigneto sperimentale nella tenuta La Braccesca di Montepulciano.
Nonostante norme e disposizioni il problema sussiste e viene risollevato ad ogni periodo di
potatura e per tutti questi residui vegetali che non vengono bruciati i costi di smaltimento per i
comuni italiani e per le aziende agricole gravano sui bilanci rappresentando un inutile spreco
economico facilmente evitabile.
A partire dal 2009 sono state distribuite in vigneto, seguendo un disegno sperimentale a blocchi
randomizzati, due diverse dosi di biochar, una di 22 tonnellate per ettaro e una seconda doppia
rispetto alla prima e distribuita in due stagioni successive per verificare la presenza di effetti
transitori, comparate ad un testimone non trattato con l’ammendante.
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«Nella scelta del vigneto da trattare ci siamo voluti porre nelle condizioni migliori per valutare
l’effetto migliorativo del biochar nei terreni difficili e di conseguenza abbiamo scelto un suolo
acido, con pH vicino a 5,4 e poco profondo, più suscettibile ai periodi siccitosi- spiega Genesio
che continua così a descrivere i risultati della sperimentazione – i risultati hanno confermato le
attese, in quanto abbiamo verificato che il biochar ha portato ad un miglioramento non solo nelle
caratteristiche fisiche e chimiche del suolo, il cui pH è aumentato in modo permanente e nel
quale la capacità idrica espressa in AWC (Awailable Water Content) è migliorata, ma anche nello
stato fisiologico delle piante, valutato come incremento nel potenziale idrico fogliare, nella
produzione di clorofilla e nella conduttanza degli stomi, indice dell’intensità degli scambi gassosi
e di conseguenza dell’attività fotosintetica. Una serie di effetti che si sono rivelati superiori negli
anni di maggiore stress idrico come il 2012, nei quali la differenza con le parcelle di controllo
risulta più evidente.»
Valutati gli effetti sul suolo e sullo stato e il benessere della pianta, occorreva misurare quali
fossero le conseguenze sulla produzione, sia in termini quantitativi che di qualità delle uve.
«Gli effetti osservati – continua il
ricercatore fiorentino – hanno
portato, come del resto è già noto
per le altre colture, ad un aumento di
produzione, con una differenza tra le
tesi trattate con biochar e quelle non
trattate, che è risultata superiore
negli anni di maggiore scarsità
idrica. Questo significa che le piante
si avvantaggiano di più dell’effetto
del biochar quando l’acqua che
l’ammendante consente di
immagazzinare diventa un fattore
limitante. Per valutare l’opportunità di un trattamento in vigneto a questo punto era interessante e
fondamentale andare a vedere se l’aumento di produzione si traducesse (come avviene con le
pratiche agronomiche cosiddette di “forzatura” ndr) in una riduzione nei parametri qualitativi,
secondo lo schema per cui in viticoltura una maggior produzione corrisponderebbe ad una
minore qualità. In verità quello che abbiamo visto è che non ci sono differenze significative nei
parametri qualitativi che abbiamo analizzato (Brix, AT, pH e antociani) e che quindi i vigneti in
condizioni di minore stress idrico e nei cui suoli era stato incorporato il biochar, erano in grado di
dare produzioni maggiori ma di identica qualità».
Per questo comportamento, che non sarebbe dovuto semplicemente ad un diverso
accrescimento per distensione dei tessuti dell’acino, come provano anche il rapporto invariato tra
polpa e buccia e il maggior numero di vinaccioli presenti nelle uve delle particelle trattate, si
ipotizza che la maggiore disponibilità di azoto o il minore stress termico per effetto del colore più
scuro del suolo o idrico al momento della fioritura o dell’allegagione, portino ad una diversa
espressione di alcuni geni coinvolti con la fertilità della bacca, tesi che potranno essere spiegate
in futuro da ulteriori studi svolti a livello fisiologico e molecolare (CNR IBIMET – Lorenzo Genesio
et al., 2015).
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SCHEMA DI PROCESSO:
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5. LA NOSTRA INSTALLAZIONE PRESSO L’AZIENDA
AGRICOLA MONSOTTO
L’ultima realizzazione impiantistica
costituisce l’esempio perfetto per una
realtà produttiva che necessita di
abbattere i costi dell’energia utilizzando
le risorse del proprio territorio, con un
impatto ambientale positivo, e
rappresenta una virtuosa realtà di
produzione energetica alternativa
all’interno di un tipico contesto proprio
del territorio italiano.
Nel documento che segue esporremo brevemente le caratteristiche dell’azienda sito
dell’installazione ed i vantaggi ottenuti dall’utilizzo della tecnologia di gassificazione da biomassa.
L’ AZIENDA AGRICOLA MONSOTTO
La Società Agricola Monsotto si trova in Loc.
S. Paolo Solbrito un comune italiano di 1.224
abitanti della provincia di Asti, in Piemonte, tra
le colline del Po e le Langhe. L’azienda
agricola è costituita da 11 ettari impiegati a
coltivazione di nocciolo, vite e serre dedicate
alla produzione di prodotti di sottobosco.
La scelta di investire in campo energetico è
stata concretizzata sulla base di un progetto di
realizzazione di un modello operativo agricolo
dove ogni produzione fosse intimamente
collegata con una tecnologia energetica
alternativa ed ecologica, in grado di integrarsi
nel territorio e valorizzarne la sua realtà
produttiva. La scelta è ricaduta sul nostro impianto di gassificazione con taglia modesta (microgenerazione) in assetto cogenerativo perché consente all’azienda di raggiungere, in primo luogo,
l’autosufficienza energetica necessaria, senza stravolgere il territorio.
In secondo luogo perché tale tecnologia permette di utilizzare gli scarti della sua produzione come
alimentazione all’impianto, ricavandone carbone vegetale da impiegare nei propri terreni o da
immettere nel mercato.
Si tratta di una scelta vantaggiosa da molti punti di vista.
Innanzitutto, analizzando i costi dell’energia, un’azienda agricola di questo tipo, ad oggi, non
avrebbe vantaggio economico a sviluppare l’attività di colture protette termoassistite a causa
dell’elevato costo dell’energia da combustibili convenzionali, in quanto, per poter termoassistere
una produzione agricola equivalente, a seconda della produzione dedicata, la spesa annuale di
combustibile oscillerebbe da 55.000 € a 90.000€/anno.
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L’utilizzo degli scarti di potature e gusci di nocciolo, per alimentare l’impianto di gassificazione
installato, permette, al contrario, di rendere economicamente conveniente tale attività agricola
specializzata. Dalla sua produzione di energia elettrica, che viene ceduta in rete e utilizzata dalle
vicine utenze, è atteso infatti un ricavo di circa 360.000 €/anno senza considerare la vendita del
carbone vegetale prodotto dal suo processo di trasformazione della biomassa che può fruttare dai
40.000 € ai 60.000 €/anno.
Il carbone vegetale prodotto dall’impianto quindi, non solo fornisce un arricchimento di carbonio
per i terreni della proprietà, in quanto viene utilizzato per la loro concimazione direttamente
dall’azienda agricola, ma deve essere considerato un valore aggiunto, visto che il resto della
produzione viene ricollocato presso terzi quale ammendante organico.
Per avere una panoramica completa anche dei costi di questa produzione energetica alternativa
rispetto al normale approvvigionamento sono da considerare la voce dell’ammortamento
dell’impianto, che è previsto in 4 anni, e la manutenzione specializzata richiesta, che è esigua, in
quanto l’impianto è gestibile da remoto o tramite teleassistenza e monitoraggio con PLC.
Va considerato infine il costo della biomassa in ingresso, indicativamente 50.000 €/anno, che può
tuttavia trasformarsi in valore positivo per tutte quelle attività agroindustriali che impiegano gli
scarti di biomassa derivanti dalle loro produzioni, come per l’azienda agricola Monsotto.
In questo caso la produzione elettrica e termica utilizzata dall’azienda viene prodotta attraverso gli
scarti di produzione della stessa, che vengono valorizzati energeticamente, utilizzando il carbone
vegetale ottenuto dalla trasformazione per fertilizzare i terreni.
Per riassumere brevemente i costi/ricavi del nostro sistema di gassificazione possiamo quindi
prospettare che da 1000 kg di biomassa vegetale secca al costo di circa 70€/ton si ottengono
1.300 kWe e 2000 kWt/Fr e 200 kg di carbone vegetale in uscita.
Questa iniziativa si integra perfettamente anche con le esigenze di altri privati e degli enti pubblici,
offrendo un servizio in grado di eliminare l’oneroso costo di smaltimento di potature dei parchi e
giardini pubblici che grava nel bilancio dei comuni, considerando che pagano, in media, da 70€ a
110 €/ton.
Grazie a questo sistema questi scarti, recuperati e valorizzati economicamente, vengono, al
contrario, utilizzati per produrre energia utile all’intera comunità e non solo all’azienda agricola
titolare dell’impianto.
Una produzione come quella della azienda agricola Monsotto, pari a 200 kWe permette infatti di
soddisfare le utenze elettriche di circa 500 famiglie e quindi di circa 2.000 abitanti.
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Si tratta effettivamente di un nuovo modello produttivo dove è al centro l’azienda agricola che si
propone come fulcro di produzione integrata all’attività di produzione energetica da fonti
rinnovabili da impiegare nel proprio territorio con benefici per l’intera comunità.
L’impianto dell’azienda agricola Monsotto è ormai nel suo esercizio e sta dimostrando una
produzione di energia costante e continuativa, tale da assicurare la produzione in serricoltura
protetta per 12 mesi l’anno.
Da qui l’aspettativa di avere un reddito dalla sua produzione agricola specializzata con la
soddisfazione di aver trovato una soluzione energetica economicamente vantaggiosa ad impatto
ambientale positivo.
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6. FONTI E RIFERIMENTI
Biochar:
http://www.ichar.org/
http://www.vignevini.it/biochar-loro-nero-che-sfida-il-climate-change/
Biomasse residuali:
http://ing.entecra.it/biomasse/images/04biomasseresiduali.pdf
http://www.corpoforestale.it
http://www.greenreport.it/news/rifiuti-e-bonifiche/bruciature-residui-vegetaliultime-novita/
Esperimento di Montepulciano:
http://www.fi.ibimet.cnr.it/staff/genesio-lorenzo
http://www.ichar.org/
www.enea.it/it/Ricerca_sviluppo/
www.cnr.it
Per ulteriori informazioni in merito al nostro impianto di gassificazione:
www.cryosgasunit.com
www.rmimpiantisrl.it
Per maggiori informazioni in merito ai campi d’applicazione e alle possibilità di
alimentazione dell’impianto l’azienda è disponibile a fornire la documentazione
tecnica necessaria.
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Energy Solutions
CryÔs Gas Unit
BIOCHAR
Carbone vegetale prodotto dall’impianto di gassificazione ed utilizzabile come ammendante
per terreni agricoli
PER INFORMAZIONI CONTATTI: +39 0575441415 +39 0575441385
Via Delle Case Rosse N°16 - Civitella in Val di Chiana (AR) - [email protected] www.cryosgasunit.com - www.rmimpiantisrl.it
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«Biochar: una soluzione per
l'agricoltura, il clima e
l'energia.»
RIFERIMENTI NORMATIVI
Con il decreto del 22 giugno 2015, il Ministero delle Politiche Agricole
Alimentari e Forestali ha aggiornato gli allegati 2, 6 e 7 al D.Lgs. n.75
del 29 aprile 2010 «Riordino e revisione della disciplina in materia di
fertilizzanti, a norma dell'articolo 13 della legge 7 luglio 2009, n. 88»
(Pubblicazione GU Serie Generale n.186 del 12 agosto 2015)
In particolare al punto 2 dell’allegato 2 “Ammendanti” è stato aggiunto il prodotto
“Biochar da pirolisi o da gassificazione” del quale è proposta una classificazione in base
alle caratteristiche.
IL BIOCHAR PRODOTTO DALL’IMPIANTO DI GASSIFICAZIONE
Principali criteri per la valutazione del biochar:
-C tot di origine biologica % s.s.:≥ 20 e ≤ 30
(classe di qualità CI-3), >30 e ≤ 60 (classe di
qualità CI-2), >60 (classe di qualità CI-1)
-Salinità: se inferiore a 1000 mS/m può essere
utilizzato quale ammendante di substrati per
ortovivaismo.
-PH (H20) 4-12
-Umidità % ≥ 20
-Ceneri % s.s.:>40 e ≤ 60 (classe di qualità CI-3),
≥ 10 e ≤ 40 (classe di qualità CI-2), >10 (classe di
qualità CI-1)
-H/C (molare), indice di stabilità del C: ≤ 0,7
-Granulometria: passante mm 0,5-2-5
-Contenuti azoto, potassio, fosforo, calcio,
magnesio, sodio
Il biochar che si ottiene dalla gassificazione nel
nostro impianto sito presso la Società Agricola
Monsotto (AT) ha un contenuto in Carbonio del
54,8% quindi può essere inserito in classe di
qualità CI-2
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IMPIEGO IN AGRICOLTURA
L’introduzione del biochar nel terreno ricostituisce in tempi brevi una naturale
fertilità, fungendo da catalizzatore minerale, favorendo lo sviluppo e l’attività
microbica nel suolo con notevole risparmio energetico per le piante e
notevole risparmio economico per il ridotto impiego di fitofarmaci e concimi
chimici.
BENEFICI DIMOSTRATI
L’influenza sulle proprietà biologiche del suolo è l’effetto che meglio spiega i benefici
complessivi del biochar alle colture, in particolare è in grado di intervenire sull’alterata
attività microbica nei terreni, riequilibrando gli stati minerali del suolo e ricostituendo un
sub-strato favorevole alla trasformazione della sostanza organica, principale causa
dell’impoverimento del suolo e dell’indebolimento delle piante più frequentemente
soggette a malattie batteriche, crittogamiche e virali.
In particolare si elencano in modo sintetico i risultati segnalati dai recenti studi
effettuati sul biochar:
• Aumentare la capacità di scambio cationica nel terreno per la presenza di una
elevata superficie reattiva, paragonabile a quella dell’argilla, dovuta a un’estesa
porosità interna del materiale che spiega la maggior ritenzione di acqua e
nutrienti e l’assorbimento di molecole organiche e inorganiche.
• Favorire il mantenimento di un pH ideale ottimale nel microambiente radicale,
dovuta all’abbondanza di carbonati e anioni organici, che migliorano il pH di
terreni acidi.
• Favorire la nutrizione delle piante sia trattenendo i nutrienti sulle sue superfici
reattive, limitandone la lisciviazione, sia attraverso un diretto apporto di nutrienti.
• Migliorare l’utilizzo dell’azoto da parte delle piante, agendo direttamente sui
processi biologici di ammonificazione e nitrificazione;
• Migliorare la disponibilità dei microelementi, come ferro, manganese, zinco e
nichel, in particolare nei suoli calcarei dove la loro presenza nella soluzione
circolante del terreno è scarsa.
• Creare un ambiente favorevole allo sviluppo delle popolazioni microbiche e
fungine autoctone e favorendo la competizione con microrganismi patogeni,
stimolando in tal modo un effetto soppressivo, come visto in recenti studi sulla
Botrytis cinerea, patogeno fogliare di numerose specie coltivate;
• Diminuire la presenza di marciumi.
• Influenzare la composizione della popolazione microbica della rizosfera,
favorendo le popolazioni che promuovono la crescita delle piante e la resistenza
agli stress biotici e abiotici.
• Incrementare la germinabilità dei semi
• Modificare il colore del suolo, in particolare se utilizzato in elevate quantità
(5Kg/m3) andando così a diminuirne l’albedo.
• Trattenere molecole inquinanti, sia inorganiche che organiche, tanto che se ne
sperimenta l’impiego nel risanamento di suoli contaminati.
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Partner
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Contatti: Roma 00192, Via Cosseria 5 – tel 06.3225715 www.tecnavsrl.it
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