Biomasse - Nicoletta Nassi o Di Nasso
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L’Istituto di Scienze della Vita della Scuola Superiore Sant’Anna di Pisa
ISV
Scienze agrarie
Scienze vegetali
Agronomia
Sistemi colturali
Agroecologia Sviluppo rurale
agricoltura multifunzionale
Scienze biomediche
Mission • To conduct inter- and multidisciplinary
research on the relations between
agriculture, environment and landscape
by making use of advanced
methodologies and technologies
Research areas
• Cropping Systems
• Organic Farming and Agrobiodiversity
• Multifunctional Agriculture
• Bioenergy crops
Cropping Systems
• Design of sustainable cropping systems in
different soils and climates
• Toolboxes for monitoring cropping systems
performance at farm and landscape scale
• GIS-based and modelling studies in agri-
environmentally sensitive areas
Organic Farming and Agrobiodiversity
• Food and environmental quality in organic farming systems
• New methodologies for monitoring agronomic, environmental and socio-economic sustainability in organic farming system
• Functions of biodiversity in agroecosystems
• Soil-plant interactions in low external input farming systems
Multifunctional Agriculture
• Agri-environmental functions at farm and
landscape scale
• Diagnostic systems for agri-environmental
data and scenario analyses
• Effect of multifunctionality on agricultural
production and management
• Conservation and transformation of rural
landscapes as related to land suitability
Le politiche energetiche in Europa e le connessioni con le politiche di
lotta ai cambiamenti climatici
Nicoletta Nassi o Di Nasso - Istituto di Scienze della vita scuola Superiore Sant’Anna di Pisa -
Sommario
Energy
drives economic
growth
gapminder.org
Domanda di energia
• La domanda mondiale di energia era in forte crescita ma ha subito un brusco crollo per la crisi 2009 IEA, Key World Energy Statistics, 2013
L'energia prodotta nell'UE rappresenta il 46% di quella complessivamente consumata. Le fonti rinnovabili rappresentano circa il 9% del consumo energetico dell'UE, contro l'obiettivo del 20% convenuto per il 2020. L’Unione importa ogni anno il 54% dell'energia che consuma.
Fonte: Eurostat
Le linee guida della politica energetica europea:
• La politica energetica europea è articolata su
tre obiettivi principali:
– la competitività, per migliorare l'efficacia
della rete europea tramite la realizzazione
del mercato interno dell'energia;
– la sicurezza dell'approvvigionamento, per
coordinare meglio l'offerta e la domanda
interne di energia dell'UE nel contesto
internazionale;
– la sostenibilità, per lottare attivamente
contro il cambiamento climatico,
promuovendo le fonti di energia rinnovabili
e l'efficienza energetica.
Libro Bianco – 1997
Direttiva 2004/8/CE – 2004
Piano di Azione per la Biomassa - 2005
Il Libro Verde – 2006
Politica Energetica per l’Europa – 2007
Verso un futuro Low-Carbon – 2007
Climate Action – 2008
Strategic energy Review – 2008 e 2009
Le tappe e i principali documenti
• Obiettivi politica energetica
–Sicurezza energetica europea
–Diversificazione delle fonti energetiche, riduzione dipendenza dal petrolio
–Creazione di un mercato interno
– Incremento delle energie rinnovabili
– Incremento dell’efficienza energetica
Integrazione delle politiche energetiche e climatiche in Europa
• Obiettivi politica climatica –Riduzione delle emissioni ei gas
serra –Riduzione dei consumi di
combustibili fossili – Incremento della produzione di
energia rinnovabile
Pacchetto “CLIMA – ENERGIA” obiettivi principali per il 2020
• Ridurre i consumi energetici del 20% rispetto alle proiezioni attuali
• Promuovere le energie rinnovabili con un obbiettivo vincolante del 20% sul totale dei consumi di energia
• Incrementare l’uso di biocarburanti nei trasporti con una quota minima obbligatoria del 10% dei consumi totali (Obiettivo Direttiva 30/2003: 5,75% nel 2010)
Pacchetto “CLIMA – ENERGIA”
Nello specifico, tale pacchetto è composto da sei provvedimenti legislativi finalizzati a:
1. la riduzione delle emissioni di CO2 provenienti dal settore dei trasporti (Reg. (CE) 443/2009);
2. l’aumento della quota di energia da fonti rinnovabili fino al 20% sul consumo finale lordo di energia al 2020 e fino al 10% nei trasporti, sempre al 2020 (Dir. 2009/28/CE);
3. la revisione del sistema di scambio delle emissioni di gas a effetto serra (Dir. 2009/29/CE);
4. la riduzione dei gas a effetto serra derivanti dal ciclo di vita dei combustibili (Dir. 2009/30/CE);
5. la cattura e lo stoccaggio geologico della CO2 (Dir. 2009/31/CE);
6. la ripartizione tra gli Stati membri degli sforzi comunitari per ridurre le emissioni di gas serra (-20% rispetto al 1990) e la conferma dell’obiettivo di migliorare l’efficienza energetica del 20% (Dec. 2009/406/CE), così come già indicato dal Piano d’azione per l’efficienza energetica (COM(2006) 545).
Obiettivi nazionali per la percentuale di energia da fonti rinnovabili sul consumo lordo al 2020.
Piano di Azione, Pacchetto “CLIMA – ENERGIA”
Modifiche inserite in tema di biocarburanti:
• Criterio di riduzione dei GHG: – Saranno incentivati quei biofuels che presentano un beneficio di riduzione delle emissioni di CO2 pari ad
almeno 35% immediatamente, 50% per il 2017 e 60% per i nuovi impianti nel 2018.
– non saranno contabilizzati i biocarburanti fabbricati a partire di materie prime prodotte su terreni che hanno un elevato valore di biodiversità come le foreste primarie, aree designate a scopo di legge, terreni erbosi naturali, etc. l’inclusione dei fattori del cambiamento indiretto della destinazione dei terreni (il cosiddetto “fattore ILUC”) nelle dichiarazioni dei fornitori di carburanti e degli Stati membri sulle riduzioni delle emissioni di gas a effetto serra dei biocarburanti e bioliquidi;
– Questi vincoli si applicano anche a biocarburanti prodotti in terreni al di fuori del territorio dell'Unione
europea.
– la limitazione al livello di consumo attuale, ossia al 5% fino al 2020, della quantità di biocarburanti e bioliquidi derivati da colture alimentari che possono essere contabilizzati ai fini dell’obiettivo UE del 10% di energia rinnovabile nel settore dei trasporti entro il 2020, pur mantenendo gli obiettivi generali di energia rinnovabile e di riduzione dell’intensità di CO2;
– l’offerta di incentivi di mercato per i biocarburanti che non hanno impatto, o hanno un impatto basso, in termini di emissioni derivanti dal cambiamento indiretto della destinazione dei terreni, in particolare per i biocarburanti di seconda e terza generazione derivati da materie prime che non implicano una domanda supplementare di terreni, come ad esempio le alghe, la paglia e vari tipi di rifiuti, perché contribuiranno di più all’obiettivo del 10% di energia rinnovabile nei trasporti fissato dalla direttiva sulle energie rinnovabili.
• Saranno importati anche altri biofuel che non rispettano i criteri di sostenibilità, ma non saranno conteggiati negli obiettivi al 2020;
• Solo quelli che rispondo ai criteri di sostenibilità avranno accesso agli incentivi pubblici e agli sgravi fiscali.
La Politica Nazionale Obiettivi nazionali: I. il raggiungimento di una quota di energia rinnovabile pari al 17% del consumo finale Lordo; II. la riduzione dei gas serra del 13% rispetto al dato del 2005.
Due provvedimenti programmatici e regolamentari fondamentali, entrambi emanati in attuazione della Direttiva 2009/28/CE:
il Piano Nazionale per le Energie Rinnovabili (PAN) che stabilisce le strategie per il raggiungimento degli obiettivi nazionali indicati in ambito europeo;
il D.lgs. 28/2011, che individua il quadro normativo per il perseguimento degli stessi obiettivi, rimandando ad una serie di successivi decreti l’individuazione delle misure applicative concrete.
La Politica Nazionale per quanto riguarda l’obiettivo del 17% dei consumi finali di energia mediante fonti rinnovabili e con riferimento ai diversi settori coinvolti,il Piano prevede di:
- procedere alla razionalizzazione delle misure esistenti per l’incentivazione delle rinnovabili per la produzione di energia elettrica;
- potenziare le politiche di promozione delle rinnovabili nel settore dell’energia termica;
- rafforzare le misure di promozione delle rinnovabili con riferimento al settore dei trasporti.
L’obiettivo del 17% è stato infatti a sua volta suddiviso, nell’ambito del PAN tra i tre settori: elettrico, termico (riscaldamento e raffrescamento), dei trasporti come segue:
- settore elettrico: obiettivo del 26%;
- settore termico: obiettivo del 17%;
- settore trasporti: obiettivo del 7%;
La Politica Nazionale: il Burden Sharing gli obblighi assegnati dall’Unione Europea all’Italia sono stati suddivisi su base regionale: ad ogni Regione e Provincia autonoma viene assegnata una quota minima di incremento dell’energia (elettrica, termica e trasporti) prodotta con fonti rinnovabili, necessaria a raggiungere l’obiettivo nazionale – al 2020 – del 17%.
per ogni Regione vengono quindi definiti i rispettivi valori di:
- Contenimento dei consumi finali lordi (in ktep);
- consumi finali lordi negli anni intermedi (2012, 2014, 2016, 2018) e dello scenario finale al 2020.
- consumo da FER elettriche e FER termiche al 2020 rispetto all’anno iniziale di riferimento, nonché la relativa percentuale di incremento richiesto.
È stato inoltre previsto che:
- a partire dal 2013, il Ministero dello sviluppo economico dovrà provvedere, alla verifica per ciascuna regione e provincia autonoma della quota di consumo finale lordo coperto da fonti rinnovabili, riferita all’anno precedente;
- a partire dal 2016 gli obiettivi intermedi e finali risulteranno vincolanti.
La Politica Nazionale: il Burden Sharing
La Politica Nazionale: il Burden Sharing
Il Piano ENERGETICO REGIONALE della Sardegna Elementi fondamentali per la pianificazione energetica regionale:
1. l’utilizzo delle risorse fossili indigene;
2. la diversificazione delle fonti di energia;
3. lo sviluppo razionale ed il potenziamento dei sistema elettrico;
4. l’attuazione dei programma di metanizzazione;
5. la partecipazione del sistema energetico regionale al libero mercato dell’energia elettrica;
6. la partecipazione del sistema energetico regionale al libero mercato del gas combustibile;
7. lo sviluppo delle fonti energetiche rinnovabili;
8. l’uso razionale dell’energia e il risparmio energetico;
9. la tutela dell’ambiente e l’applicazione del Protocollo di Kyoto.
Il Piano ENERGETICO REGIONALE della Sardegna
- Gli impianti elettrici da fonti di energia rinnovabili -
Il Piano sottolinea che ciascuna delle fonti da energia rinnovabile può dare in Sardegna un significativo contributo al conseguimento dell’obiettivo indicato dalla direttiva dell’Unione europea, vale a dire il 22 % della domanda elettrica interna. Ipotizza anche gli impianti che con ciascuna Fer si possono alimentare.
- Biomassa -
La produzione reale degli impianti a biomassa dipende notevolmente dalle condizioni meteorologiche, dall’organizzazione logistica, dai contratti, dai trasporti. Utilizzando la disponibilità di biomassa stimata e di quella da coltura dedicata, si può alimentare una potenza nominale totale di 135 Mw, con un tempo di funzionamento di 7.000 h/anno.
Fonte: Rapporto Statistico GSE, 2012
140-570 MW
Variazione della produzione da fonti rinnovabili
Fonte: Rapporto Statistico GSE, 2012
Fonte: Rapporto Statistico GSE, 2012
Bioenergie: l’insieme di Biomasse (Rifiuti urbani biodegradabili - RU bio -e altre Biomasse), Biogas e Bioliquidi. Le biomasse in normativa vengono definite come la “Frazione biodegradabile dei prodotti, rifiuti e residui di origine biologica proveniente dall’agricoltura (comprendente sostanze vegetali e animali) dalla silvicoltura e dalle industrie connesse, comprese la pesca e l’acquacoltura, gli sfalci e le potature provenienti dal verde pubblico e privato, nonché la parte biodegradabile dei rifiuti industriali e urbani” (Decreto Legislativo 28/2011).
Distribuzione provinciale della produzione da altre biomasse nel 2012
Distribuzione provinciale della produzione da RU biodegradabili nel 2012
Fonte: Rapporto Statistico GSE, 2012
Distribuzione provinciale della produzione da biogas nel 2012
Fonte: Rapporto Statistico GSE, 2012
Distribuzione provinciale della produzione da bioliquidi nel 2012
Bioliquidi: combustibili liquidi per scopi energetici diversi dal trasporto, compresi l’elettricità, il riscaldamento ed il raffreddamento, prodotti dalla biomassa” (Decreto Legislativo 28/2011).
I sistemi colturali a destinazione energetica in Sardegna: risvolti produttivi, ambientali,
economici e sociali Nicoletta Nassi o Di Nasso
- Istituto di Scienze della vita scuola Superiore Sant’Anna di Pisa -
Le biomasse da energia
Per semplicità le biomasse idonee alla trasformazione energetica possono essere suddivise per comparto di provenienza come segue:
1. Comparto forestale e agroforestale: residui delle operazioni selvicolturali o delle attività agroforestali, utilizzazione di boschi cedui, etc.;
2. Comparto agricolo: residui colturali provenienti dall’attività agricola (come paglie, stocchi, sarmenti di vite, ramaglie di potatura, etc.) e dalle colture dedicate.
3. Comparto zootecnico: reflui zootecnici per la produzione di biogas;
4. Comparto agro-industriale: residui provenienti dalle industrie del legno o dei prodotti in legno e dell’industria della carta, nonché residui dell’industria agroalimentare (sanse, vinacce, noccioli, lolla di riso, etc.);
5. Rifiuti urbani: residui delle operazioni di manutenzione del verde pubblico e frazione umida di rifiuti solidi urbani proveniente dalla raccolta differenziata.
Frazione biodegradabile dei prodotti, rifiuti e residui di origine biologica proveniente dall’agricoltura (comprendente sostanze vegetali e animali) dalla silvicoltura e dalle industrie connesse, comprese la pesca e l’acquacoltura, gli sfalci e le potature provenienti dal verde pubblico e privato, nonché la parte biodegradabile dei rifiuti industriali e urbani
Comparto forestale
prelievo di biomassa forestale a fini energetici comprende:
- interventi selvicolturali in boschi governati a fustaia (come ad esempio il
prelievo degli assortimenti minori, comunemente lasciati in bosco, in seguito a interventi di taglio degli assortimenti forestali maggiori)
- interventi in boschi governati a ceduo (destinati soprattutto alla produzione di
biomassa combustibile e di pali per uso agricolo).
L’ampia disponibilità della fonte a livello nazionale (oltre il 32,3% del territorio italiano è coperto da boschi e foreste) rende interessante lo sfruttamento energetico delle biomasse forestali.
PRINCIPALE ELEMENTO DI CRICITA’: difficoltà logistiche e in particolare dalla presenza o meno di una viabilità forestale fruibile dai comuni mezzi di raccolta e trasporto e sufficientemente sviluppata.
Residui delle attività industriali
- INDUSTRIA DEL LEGNO: 1. Residui della prima lavorazione del legno: sciaveri, segatura, corteccia, trucioli, refili, intestature, etc. 2. Residui della seconda lavorazione del legno: segatura, trucioli, refili, etc.
- INDUSTRIA DELLA CARTA E DELLA CELLULOSA: Residui di produzione dell’industria cartaria. Tali residui sono generalmente prodotti dal processo di depurazione delle acque e si presentano principalmente sotto forma di fanghi.
- RESIDUI URBANI: La frazione verde biodegradabile dei rifiuti solidi urbani (e cioè, sostanzialmente, la porzione formata dagli scarti lignocellulosici e dalla componente organica umida). Biomasse fortemente disomogenee umidità e pezzatura molto variabile. si possano ricavare il biogas (ulteriormente trasformabile in biometano) ed il compost di qualità.
Comparto zootecnico Deiezioni zootecniche, ossia i prodotti di scarto (o reflui) di allevamento:
composizione estremamente variabile in funzione dell’origine (bovina,
suina, avicola, ecc.), ma anche in funzione delle modalità di allevamento e di gestione.
materiale non palabile (liquame, liquiletame)
materiale palabile (letame, pollina da allevamento su lettiera).
Le deiezioni zootecniche sono quelle che meglio si prestano allo sfruttamento energetico mediante digestione anaerobica (diretto rapporto con il contenuto in sostanza organica).
Comparto agricolo
I principali prodotti del settore agricolo sono: · Biomasse residuali legnose, provenienti dalla gestione di vigneti e frutteti; · Biomasse residuali erbose, di natura composita, provenienti dalle coltivazioni di cereali e altri seminativi; · Biomasse originate da colture dedicate (lignocellulosiche, oleaginose ed alcoligene).
Comparto agricolo Le biomasse agricole residuali:
- sottoprodotti derivanti dalle coltivazioni erbacee e legnose altrimenti non utilizzabili
- raccolti direttamente in campo come gli steli dei cereali, i tutoli del mais e delle colture industriali (girasole, tabacco), dalla lavorazione del prodotto (i raspi dell’uva, le brattee, la lolla di riso, le glume e le glumette) o dai rami e i tronchi derivati da potature ed espianti a fine ciclo colturale delle piante da frutto.
Non tutti i residui sono utilmente destinabili alla produzione di energia sia a causa delle loro caratteristiche fisiche ed energetiche sia a causa di barriere economiche (costi di raccolta, bassa densità per unità di superficie) che ne limitano le possibilità di impiego.
Le colture dedicate:
Specie erbacee Specie arboree
Annuali Perenni
Sorgo da fibra Canna comune Pioppo
Colture lignocellulosiche
Kenaf Miscanto Eucalipto
Canapa Cardo Robinia
Panico
Phragmites
Canna d’Egitto (Saccarum spp)
Girasole Jatropha
Oleaginose Brassicacee (Colza etc)
Soia
Mais
Saccarifere / Amidacee
Barbabietola
Sorgo da zuccherino
Triticale
Short Rotation Forestry di PIOPPO
Populus spp.
Short Rotation Forestry (S.R.F.)
- coltivazione, di specie forestali a rapido accrescimento (pioppi, salici, robinia, ontano, eucalipto, ecc.)
- impiantate con elevato grado di fittezza (6.000-10.000 p.te/ha)
- ceduate e raccolte con cicli di taglio molto più frequenti rispetto alle tradizionali utilizzazioni (2-3 anni)
Durata inversamente proporzionale
alla densità dell’impianto
Durata max 15 – 20 anni
Turno ceduazione destinazione :
1 – 2 anni Energia
2 – 3 anni Energia o ind. pannelli
5 anni Energia, ind. carta e/o pannelli
SRF pioppo
Esigenze ed adattamento ambientale
In riposo invernale resiste anche a – 20/30 °C
In vegetazione sopporto – 2 °C per qualche ora
Necessita di 220 giorni con T° > 5 °C
Temperatura Terreno
Profondo, fertile,
non troppo fine
Limo + argilla < 50%
pH = 5.5 – 7.5
Nutrizione
Asportazioni (per t s.s.) basse
N = 4 - 6 kg
P = 3
K = 4 - 6
Acqua
Elevata richiesta di acqua; no siccità estiva
Almeno 600 - 700 mm/anno pioggia
Falda ottimale 1,5 m
* Diversificate in funzione di specie e varietà, comunque piuttosto esigente
Elementi di tecnica colturale Preparazione terreno: aratura profonda, estirpature invernali, erpicature
Uso Cloni: regolamentato dal RNCF (italiano e degli stati membri UE)
Scelta clone: adattabilità pedo-climatica al sito; produttività; resistenza a
fitopatie; capacità di ricaccio ed emissione polloni; vigoria giovanile
Impianto: con talee o astoni di 1 anno (pioppelle)
in funzione della densità: - Talea: porzione di fusto/ramo di 20 – 30 cm, Ø > 10 mm
- Astone: fusti di un anno prodotti in vivaio
Meccanizzazione: trapiantatrici che conficcano
la talea perpendicolare per tutta la sua lunghezza
(a cingolo, salix maskiner, ecc…)
Epoca: subito prima della ripresa vegetativa (febbraio/marzo)
Densità: risultati migliori con 8 - 10.000 pp/ha
Sesto imp.to: singole (1,6/2,5–0,4/0,6);binate (0,75– 2 –0,75)
Elementi di tecnica colturale Gestione flora infestante: eventuali problemi solo primi 1-2 anni (nell’interfila con
interventi meccanici; diserbo chimico localizzato)
− pre-trapianto: sistemico (gliphosate)
− post-trapianto: residuali antigerminello (trifluralin, linuron,
pendimethalin, alachlor, metolachlor)
− In copertura sulla fila : dicotiledonicidi (piridate,
fenmedifan, acifluorfen, fomesafen) e/o graminicidi
(fenoxaprop-etil, setossidim, dichlofop-metil, ecc.)
Difesa: microclima favorevole allo sviluppo di insetti e patogeni
Afide lanifero Melanospora spp. Cossus cossus Chrysomela populi
Produzioni La resa complessiva è funzione del clone, della fertilità del terreno, della
disponibilità idrica, della gestione agronomica dell ’ impianto (durata
complessiva, livello degli input immessi e turno di taglio)
Potere calorifico inferiore:
16 – 24 MJ/kg
Contenuto in ceneri:
0,5 – 2%
0
5
10
15
20
25
10000 13300 20000
Mg
ha
-1 a
nn
o-1
0
5
10
15
20
25
alto input basso input
Mg h
a-1 an
no-1
Livello intensificazione
Liv. ALTO Liv.BASSO
Aratura a 50 cm
10.000 p.te ha-1
diserbo chimico pre-impianto + post-emerg. alla fine 1°anno
concim. N annua 100 kg ha-1
Discissura a 35-40 cm
8.000 p.te ha-1
solo diserbo di post–emerg.
alla fine del 1° anno
concim. N annua 50 kg ha-1
1) 0,5 x 2 m (10.000 piante ha-1)
2) 0,5 x 1,5 m (13.300 piante ha-1)
3) 0,5 x 1 m (20.000 piante ha-1)
Sesti di impianto
Resa media 1996-2002
Densità d’impianto
Produzioni
Consumo idrico
Pistocchi et al., 2009
Ragaglini et al., 2011
Year Irrigation Soil AY (t d.m.·ha-1) Survival Rate
Raccolt
a al
second
o anno
I100
Fertile 27.85 a 79%
Marginal 23.61 ab
c 78%
I50 Fertile 24.95 ab 79%
Marginal 17.25 c 79%
I0 Fertile 17.77 bc 77%
Marginal 3.23 d 68%
Poplars are being used to clean contaminated soil and ground water from wide range of contaminants including petroleum hydrocarbons, chlorinated solvents, metals, pesticides, explosives and excessive nutrients. Specific environmental uses of hybrid poplars are: soil erosion prevention waste water treatment riparian buffer strips
Key word – Poplar Phytoremediation : 341 documents (Scopus Database)
CANNA COMUNE
Arundo donax
• Genere: arundo
• Specie: donax
• Famiglia: poaceae
• Tribù: arundinee
• Forma biologica: geofita rizomatosa perenne
• Origine: mediterraneo – medio oriente
Pianta: erbacea poliennale
Diffusione: vegeta fino agli ambienti
submontani, in terreni freschi, lungo i fiumi e
fossi, in collina, in prossimità del mare, sui cigli
stradali e ferroviari, a formare i tipici “canneti”
Esigenze ed adattamento ambientale
Sensibile alle basse temperature (rizoma)
T° min ricaccio = 13 °C
Temperatura Terreno
Fresco
Profondo
Ben drenato (no ristagno)
Nutrizione
Asportazioni (per t s.s.) discrete
N = 10 kg
P = 3
K = 13
Acqua
Cresce naturalmente in buona disponibilità
Apparato radicale profondo e espanso
WUE elevato (100 - 150 l/kg s.s.)
Irrigazione solo di soccorso all’impianto
Elementi di tecnica colturale
Preparazione: aratura, estirpature invernali, erpicature
Impianto: con rizomi o fusti (a solchi con piantatuberi)
Epoca: rizomi da febb/marzo (10-20 cm prof.);
fusti tardo autunno
Densità: 1,0–1,5 rizomi/mqper avere
a maturità 40 fusti/mq
Concimazione risposta variabile
Gestione flora infestante: solo nell’anno di impianto
(sarchiatura; erbicidi pre)
Non esistono patogeni noti in ambiente mediterraneo
Raccolta: dicembre – marzo; falcia-trincia-caricatrice
Produttività della canna comune: confronto tra ecotipi
34 vs 48 43vs40
372 vs 394 42 vs 24 14 vs 18
Fonte: ANGELINI L.G., CECCARINI L., NASSI O DI NASSO N., BONARI E., 2007. Differences in biomass yield, chemical characteristics and energy balance between two Giant reed (Arundo donax L.) genotypes In:
Proceeding of 15th European Biomass Conference, A. Grassi, K. Maniatis Eds., Berlin (Germany) 7-11 May 2007, pag.607-612. ETA S.r.l., Florence, Italy.
43 vs 40
Produttività della canna comune: influenza della
tecnica colturale
Fonte: Angelini et al., 2007
Fonte: Angeliniet al., 2005 Angelini et al. 2007 Nassi o Di Nasso et al., 2010
NC 20 vs C 26
D4 24 vs D 222 I 24 vs A 22
Produttività della canna comune: analisi di crescita
Fonte: Nassi o Di Nasso et al., 2011
Impianto maturo al 9° e 10° anno di età
Pro
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mu
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an
alis
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resc
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Fonte: Nassi o Di Nasso et al., 2011
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2010
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0 50 100 150 200 250 300
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2000
2500
Leaves
Stems
DAS
0 50 100 150 200 250 300
Aboveground (stems + leaves)
(A)
(B)
Above-ground
Below-ground
N
P
K
Max content
(@ July)
120 - 160
kg N ha-1
Removals in
winter
(@ January)
60 - 75
kg N ha-1
15
kg P ha-1
12
kg P ha-1
200 - 250
kg K ha-1
130 - 150
kg K ha-1
-160-140-120-100
-80-60-40-20
0
gg vs riz
DAS
0 100 200 300
2009N
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2010 2011P
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(B)
(C)
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g h
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0
50
100
150
200
250 (C)
LeafStemRhizome
Nassi o Di Nasso et al. (2013)
La canna comune per la fitodepurazione
La presenza di metalli pesanti non influisce negativamente sull’accumulo di biomassa; L’organo con > capacità di accumulo è il rizoma Inoculo con fughi (Tricoderma spp.) aumenta le capacità estrattive della coltura
FONTE: Fiorentino N. et al., 2013
La canna comune per il controllo dell’erosione
Agronomic and Environmental Impacts of Giant Reed (Arundo
donax L.): Results from a Long-Term Field Experiment in Hilly
Areas Subject to Soil Erosion
M. Fagnano & A. Impagliazzo & M. Mori & N. Fiorentino
Its cultivation had favourable effects on environmental quality,
thanks to the improvement in soil fertility (soil organic matter
and N increase), mitigation of climate change (C storage in the
soil) and reduction in soil loss by erosion (reducing soil erodibility
and increasing vegetation cover).
MISCANTO
Miscanthus x Giganteus
• Genere: miscanthus
• Specie: sinensis
• Ibrido triploide Miscanthus x Giganteus (sterile)
• Famiglia: poaceae
• Tribù: andropogoneae
• Forma biologica: rizomatosa perenne
• Origine: sud est asiatico
Pianta: erbacea
Ciclo: poliennale
Diffusione: introdotta in Europa 65 anni fa
come ornamentale.
Specie C4 si adatta bene anche ai climi
temperati
Esigenze ed adattamento ambientale
Minimi termici elevati (mais)
T° min ricaccio = 10 – 12 °C
Zero vegetazione = 6 °C
Temperatura Terreno
Fresco, sciolto, ben drenato
Non troppo esigente
pH = 5,5 – 7,5
Acqua
Almeno 400 – 600 mm/anno
WUE elevato (300 l/kg s.s.)
Irrigazione di soccorso nei primi anni
Nutrizione
Asportazioni contenute rispetto ad
altre colture da biomassa
(traslocazione autunnale nelle
foglie e restituzione del 30% di N,
40% di P e 20% K)
Elementi di tecnica colturale Preparazione: aratura, estirpature invernali, erpicature
Impianto: con rizomi o piantine micropropagate
Epoca: rizomi febb/marzo (10-20 cm prof.);
piantine maggio
Densità: 2 rizomi/mq, per avere 40 germogli/mq
Concimazione alla ripresa vegetativa:
60 kg/ha N, 25 P2O5 e 60 di K2O
Irrigazione: buona risposta
Gestione flora infestante: solo nell’anno di impianto
(sarchiatura; erbicidi pre)
Non esistono patogeni noti in ambiente mediterraneo
Raccolta: dicembre–marzo; barra/ranghinatore/
rotoimballatrice; falcia-trincia-caricatrice e cassone
Anticipata: umidità elevata
Posticipata: riduzione resa
0
10
20
30
40
50
60
1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005
t s.s
./ h
a
Miscanto
Miscanto resa annua alla raccolta autunnale dopo 12 anni di impianto
Resa media: 28 t/ha/anno di s.s. Angelini et al., 2009
Effect of soil & harvest time
Roncucci et al., 2014
Miscanthus on sandy-loam soil
senesced early in the season
Roncucci et al., 2014
Effect of
nitrogen fertilization
Wang et al. (2012)
Strullu et al. (2013)
** *
Roncucci et al., 2014
Effect of nitrogen fertilization
No effect of irrigation +15% (21.5 vs. 24.7 Mg ha-1) in the dryer year (2011), though
not significant
Threshold ~ 400 mm Roncucci et al., 2014
Effect of the
time of
harvest
Nutrient reduction
from A to W
-95 kg N ha-1
-13 kg P ha-1
-133 kg K ha-1
Roncucci et al., 2014
Panico
Panicum Virgatum L.
Perché il Panico
Specie perenne rizomatosa con ciclo fotosintetico C4;
Elevata resa e bilancio energetico positivo;
Necessita di limitati input colturali;
Aumenta lo stock di carbonio nel suolo;
Aumenta la biodiversità
Problemi nella messa a dimora della coltura Dormienza dei semi e bassa qualità delle sementi; Necessità di individuare la profondità di semina ottimale; Mancanza di prodotti commerciali registrati per questa coltura per il controllo delle infestanti; Come migliorare….. Scelta della cultivar; Appropiata epoca di semina; Appropiato quantitativo di semi; Scarificazione del seme; Riduzione della dormienza; Nuovi erbicidi.
Semina: come il frumento possibile anche su sodo o con passaggio di un rullo Epoca di semina: primavera
Altri benefici del Panico 1 Carbon Sequestration Switchgrass has many traits that make it an attractive crop for sequestration of atmospheric carbon dioxide (CO2). It has an extensive and deep root system, about 50% greater water-use efficiency than cool season forage grasses, relatively low nutrient requirements, and the potential to produce large amounts of biomass. Stored carbon increases soil fertility, protecting against erosion, retaining water more effectively, and minimizing the severity of drought conditions.
2 Revegetation and Soil Erosion Control Switchgrass is used for a variety of revegetation and erosion control purposes. It is commonly planted along wa- terways to provide erosion control. It is seeded alone or in mixtures with other native grasses on mine spoils where it typically requires 2 to 4 years to develop good ground cover.
3 Farmer Friendly Because switchgrass can be grown and harvested with equipment that most farmers already possess there should be no need for new equipment. Harvesting during early autumn is a period when haying equipment is generally not in use and therefore presents opportunities to improve returns on equipment investment.
Efficiency of nitrogen in miscanthus and switchgrass under Mediterranean conditions
N. Nassi o Di Nasso, N. Roncucci, G. Ragaglini, F. Triana, C. Tozzini, F. Taccini, M.
V. Lasorella and E. Bonari Istituto di Scienze della Vita – Scuola Superiore Sant’Anna di Pisa [email protected]
Literature Collections (database SCOPUS)
MISCANTHUS
SWITHGRASS
Miscanthus (1670)
Miscanthus + nitrogen (234)
Switchgrass (2318)
Switchgrass + nitrogen (283)
KEY WORDS
Miscanthus + Switchgrass (209)
Miscanthus + Switchgrass + nitrogen (42)
10 USA 4 EUROPE field trials
MAIN TOPICS Crop establishment Long term productivity and biomass accumulation Harvest and Storage Environmental aspects (GHG emissions, energy balance, LCA etc.) Biomass conversion for energy
Miscanthus or Switchgrass ? Are M and S suitable for marginal or low input crop systems ?
MISCANTHUS
SWITHGRASS
To analyse, in marginal and fertile soils, the response of N
fertilization of M and S in terms of productivity and N uptakes
To compare the nitrogen efficiency of M and S
using agronomic, environmental and economic indices
YIELD
ENVIRONMENT
PROFIT
XLIII Convegno Nazionale della Società Italiana di Agronomia Pisa, 17 – 19 Settembre
- Indices -
Agronomic efficiency
(AE kg kgN-1)
AE = CYNX - CYNO / NX
CY = Crop Yield; NX = N fertilisation
Nutrient Use Efficiency
(NUE kg kg-1)
NUE = CY / NU CY = Crop Yield; NU = Nutrient uptakes
Energy Efficiency
(EE Gj Gj-1)
EE = PEY / EC PEY = Primary Energy Yield; EC = Energy Consumption
Nitrogen Economic Efficiency (NEE € €-1 )
NEE = (YNX - YNO ) *biomass
selling price / (NX - NO ) * selling price
Above-ground dry yield
SPECIES x SOIL x YEAR
SPECIES X NITROGEN
Nassi o Di Nasso N. et al., 2014
Results
Nitrogen uptakes
SPECIES x SOIL x YEAR
SPECIES X NITROGEN
XLIII Convegno Nazionale della Società Italiana di Agronomia Pisa, 17 – 19 Settembre
Nassi o Di Nasso N. et al., 2014
Species Nitrogen AE kg kg-1N
MISCANTHUS N0 -
N50 30,1
N100 24,7
SWITCHGRASS N0 -
N50 85,9
N100 105,1
Species Nitrogen EE GJ GJ-1
MISCANTHUS N0 18,1
N50 12,1
N100 10,3
SWITCHGRASS N0 50,1
N50 31,4
N100 35,3
Species Nitrogen NUE kg kg-1
MISCANTHUS N0 585,2
N50 569,4
N100 528,8
SWITCHGRASS N0 316,8
N50 261,9
N100 349,1
Species Nitrogen NEE € €-1
MISCANTHUS N0 -
N50 1,9
N100 1,6
SWITCHGRASS N0 -
N50 5,5
N100 6,7
after 4 year of study, S seems more suitable than M to grow without irrigation in marginal lands (24 vs 5 Mg ha-1 year-1);
S yield was positively affected by N fertilization;
M showed very low Nitrogen uptakes also in fertile soil with yield around 20 Mg ha-1 year-1;
S was characterized by higher nitrogen efficiency than M form an agronomic, environmental and economical point of view.
XLIII Convegno Nazionale della Società Italiana di Agronomia Pisa, 17 – 19 Settembre
Nassi o Di Nasso N. et al., 2014
Vantaggi delle poliennali rispetto alle annuali:
consentono al terreno di riposare per periodi più o meno lunghi,
prevenendo i fenomeni di erosione;
incrementano la sostanza organica del suolo, aumentandone la
fertilità e l’attività microbica;
presentano un’elevata efficienza d’uso dei nutrienti necessitando
di minor quantitativi di concimi;
favoriscono il mantenimento della biodiversità;
Nutrient use efficiency (kg s.s. kg-1)
N P K
Sorgo 100 333 83
Miscanto 200 1580 80
Arundo 240 880 110
La sostenibilità dei sistemi agroenergetici….
Fase Agricola
• Stabilità delle rese
• Bilanci agro-ambientali
• Energetico
• Gas serra
• Nutrienti (N e C)
• Sostanza Organica
• Economico
Stoccaggio e Trasformazione
• Scelta della filiera in funzione:
• Coltura
• Gestione agronomica
• Resa in termini energetici
Life Cycle Analysis
Resa
Ambiente Redditività
Biodiversità
Environmental
Economic Biomass
Social
water erosion
nutrient carbon
market
income
structu
res Coproducts
employment
education
Cooperation
energy
security
Bonari et al. (2004)
Bilanci Agro - ambientali
Bilanci Agro - ambientali
Bilanci Agro - ambientali
Alcune considerazioni
di carattere economico …..
SAU
milioni ha
Anno
1990
Anno
2010
Differerenza
ha 000 %
Nord 5,2 4,6 - 637 - 12,2
Centro 2,7 2,2 - 515 - 19,0
Sud+Isole 7,1 6,1 - 1.037 - 14,5
ITALIA 15,0 12,8 - 2.189 -14,6
Evoluzione della SAU in Italia e nelle diverse Regioni
SITI INQUINATI AREE MARGINALI
Key word – MARGINAL LAND BIOENERGY: 161 documents
(Scopus Database)
Arid and generally unhospitable land. Marginal land usually has little or no potential for profit, and often has poor soil or other undesirable characteristics
M2RES – PROJECT FOUDED BY EC
“From Marginal to Renewable Energy Source Sites”
Vocazionalità del territorio sardo alla produzione
di biomasse da colture dedicate
Ragaglini G., Villani R. e Bonari E. 2012
.
STEP 1 - Caratterizzazione pedoclimatica della regione
Tessitura del suolo Soil water capacity Profondità della falda
Andamento climatico
STEP2 – Assetto del settore agricolo
Ragaglini G., Villani R. e Bonari E. 2012
.
Ripartizione percentuale principali comparti agricoli
Cereali
29%
Ortaggi piena aria
9%
Foraggere
avvicendate
58%
altri seminativi
4%
Colture industriali
0%
Cereali Foraggere avvicendate Colture industriali Ortaggi piena aria altri seminativi
comparto sup. (ha)
Frumento duro 38.516
Avena 10.170
Orzo 12.482
Mais-Sorgo 792
comparto sup. (ha)
Cereali 61.960
Foraggere avvicendate 124.198
Colture industriali 46
Ortaggi piena aria 18.835
altri seminativi 7.565
Ripartizione percentuale principali comparti agricoli
Orzo
20%
Frumento duro
63%
Mais-Sorgo
1%
Avena
16%
comparto Frumento duro Avena Orzo Mais-Sorgo
STEP2 – Assetto del settore agricolo
STEP2 – L’adattabilità delle colture
- condizionata dai livelli di aridità che caratterizzano la stagione primaverile-estiva, e dal carattere prevalentemente sciolto dei suoli agricoli del nord della regione; - aree poco vocate, sono da ritenersi adatte solo
alla coltivazione del cardo, che svolgendo il ciclo vegetativo durante la stagione invernale, può facilmente adattarsi anche ad aree caratterizzate da estati particolarmente siccitose;
- sia il cardo che la canna sono da ritenersi adattabili a condizioni di vocazionalità medio bassa, in aree semiaride caratterizzate da suoli sciolti o pesanti. A queste si affiancano, come opzione, anche le arboree eucalipto e pioppo (purchè irriguo)
Poco più di 200.000 ha a seminitavo
STEP 3 – Stima delle potenzialità produttive
I terreni ad alta vocazionalità (AV)rappresentano circa il 19% dei seminativi (Cagliari, Medio Campidano, Carbonia-Iglesias ed Oristano).
CIRCA 40.000 ha Terreni di Medio alta vocazionalità (MAV)(11%) CIRCA 20.000 ha; Medio bassa vocazionalià (MBV)(19%) (Cagliari ed Oristano) CIRCA 40.000 ha. Nel resto della regione prevalgono terreni di bassa vocazionalità (BV) (50% dei seminativi pianeggianti dell’isola) CIRCA 100.000 ha.
10%
10%
4.000 ha
6.000 ha
Resa 10 t ha-1 anno-1 di s.s.
100.000 t ha-1 anno-1 di s.s.
Oltre 10 MW elettrici
I vantaggi • Le bioenergie permettono di produrre:
– Energia termica
– Energia elettrica
– Combustibili per il trasporto
• Permettono di utilizzare aree agricole abbandonate
Le problematiche connesse:
• Competizione con settore food per – Uso del suolo – Acqua
• Valutazione di un effettiva riduzione: – dei GHG – del bilancio energetico
• Dal punto di vista ambientale – Biodiversità, deforestazione
• Dal punto di vista sociale – Accettabilità di una installazione impiantistica, competizione con
colture food
www.enermedproject.eu www.enermed-
sssup.it
La valorizzazione delle biomasse:
limiti ed opportunità
Thessaloniki, 15.02.12 SSSUP
Pilot Project
1. Identificare I principali fattori limitanti lo sviluppo della filiera delle biomasse;
2. Trasferimento di conoscenza e divulgazione delle opportunità fornite da questo settore agli stakeholder;
3. Elaborare, con il supporto stakeholder, una strategia regionale che incoraggi l’impiego delle biomasse ad uso energetico.
WORKSHOP PROGETTO ENERMED – Pisa, 6 Maggio 2013
1. Identificazione delle potenzialità del
territorio toscano in merito alla disponibilità
di biomassa
1. Analisi quali-quantitativa su limiti ed
opportunità del settore biomasse
attraverso il coinvolgimento degli
stakeholder
1. Analisi di Sostenibilità delle filiere
agroenergetiche più diffuse sul territorio
(LCA)
WORKSHOP PROGETTO ENERMED – Pisa, 6 Maggio 2013
73
LE SCELTE METODOLOGICHE: gli obiettivi
Ricostruire lo stato dell’arte della governance delle biomasse agroforestali in Toscana
Valutare la sostenibilità delle filiere esistenti e comprendere le ragioni che ne impediscono l’ulteriore sviluppo
Coinvolgere le imprese che gestiscono gli impianti
Favorire il trasferimento di conoscenze e lo scambio di buone pratiche
74
LE SCELTE METODOLOGICHE: i soggetti coinvolti
Attori della filiera delle biomasse
agroforestali
Pubblica amministrazione
Operatori agricoli e forestali
Società civile
Imprese
L’indagine ha coinvolto 1300
operatori operanti a vario titolo nella
filiera
75
LE SCELTE METODOLOGICHE: la metodologia adottata
3. Somministrazione di un questionario via web (tecnica CAWI)
4. Stesura del report
1. Analisi documentale di tipo desk
2. Incontri con esperti e testimoni privilegiati
MODELLO TOSCANO
LE SCELTE METODOLOGICHE: la metodologia adottata
76
numero % di risposte
Mail inoltrate per
PA 314 24,5
Imprese
907 70,8
Società civile 59 4,7
Totale 1280 100
Interviste valide per
PA 56 29,1
Imprese 107 55,7
Società civile 29 15,2
Totale 192 100
Il campione è composto da 1.280 unità; Le interviste valide sono state in totale 192, con un tasso di risposta del 14%, molto elevato per questo tipo di indagini.
La partecipazione all’indagine: valori assoluti e percentuali
77
Le politiche pubbliche: l’efficacia del sistema di regolazione, incentivazione e di programmazione
Il dato generale è molto positivo: le imprese sono assolutamente convinte del ruolo strategico delle biomasse nel panorama delle rinnovabili; più cauta la PA e la società civile
6,8
7,4
6,1
5,6
- 2,0 4,0 6,0 8,0 10,0
Totale
Imprese
Pubblica amministrazione
Società Civile
Livello di rilevanza delle biomasse agroforestali come fonte energetica rinnovabile (scala 0 -10)
78
Condizioni che possono garantire ritorni accettabili dagli investimenti in biomasse agroforestali (indice 0 -10)
Garantire che la materia prima provenga dal territorio è considerato l’aspetto principale. Seguono gli interventi volti a garantire l’accettabilità sociale degli investimenti e i piani di valorizzazione del territorio
6,4
7,2
8,1
8,3
8,8
0 2 4 6 8 10
Si finanziano solo piccoli impianti
Precisa pianificazione della Regione
Piani di valorizzazione del
territorio
Precisa azione di divulgazione per informare la cittadinanza
La materia prima sia reperita sul territorio
79
Efficacia del sistema di regolazione, incentivazione e di programmazione delle biomasse agroforestali in Toscana (indice 0 -10)
3,6
3,4
3,7
4,2
- 2,0 4,0 6,0 8,0 10,0
Totale
Imprese
Pubblica amministrazione
Società CivileIl risultato complessivo si assesta ben al disotto della sufficienza e denota un diffuso scetticismo tra gli operatori
80
Focus Pubblica Amministrazione: le politiche pubbliche
Gli strumenti di programmazione: livelli di integrazione e sinergia tra pani energetici e pinai di sviluppo territoriali (valori %)
La maggior parte delle PA dichiara di aver avviato un percorso di integrazione degli strumenti. Il dato è positivo e evidenzia il tentativo di lavorare sulla chiarezza del quadro regolatorio
23,7
21,1
34,2
21,1
Si No In parte Non indica
81
Focus Pubblica Amministrazione: le politiche pubbliche
Gli strumenti tecnologici e conoscitivi : livelli di utilizzo (valori %)
In genere la PA comincia ad impiegare qualche strumento e tecnologia per una corretta conoscenza e valutazione delle opportunità: i più utilizzati sono i data base per stimare il numero delle disponibilità che per i consumi degli impianti.
44,7
42,1
26,3
0,0 20,0 40,0 60,0 80,0 100,0
Data base e/o stima delle disponibilità
Data base impianti e consumi
Protocolli per il monitoraggio degli impianti
82
Punti di forza e debolezza degli investimenti in biomasse agroforestali
I punti di forza delle biomasse rispetto alle altre energie rinnovabili … (scala 0-10)
Possibilità di utilizzo di materie prime diverse e bassa concorrenza sono i due principali vantaggi. Più scetticismo sul tema dei costi di gestione e di manutenzione 5,2
5,6
5,7
5,9
0 2 4 6 8 10
Costi di gestione e di manutenzione contenuti
Efficienza energetica/rendimento
Novità del mercato, poca concorrenza
Flessibilità nell'utilizzo di materie prime e combustibili diversi
83
Redditività degli investimenti e impatti economici: l’impatto economico di un investimento a biomasse
Valutazione dell’impatto economico degli investimenti in biomasse rispetto alle altre energie rinnovabili (scala 0-10)
L’organizzazione di una filiera locale è l’aspetto più significativo per gli intervistati; a seguire la tutela del bosco. Più perplessità per i vantaggi in termini di aumento dell’occupazione e delle riduzioni delle immissioni.
4,9
6,8
7,3
8,3
0 2 4 6 8 10
Riduzione delle immissioni
Aumento dell'occupazione
Tutela del bosco
Organizzazione di una filiera
locale
Rilevanza delle problematiche legate ai grandi impianti (scala 0 – 10)
La necessità di reperire grande quantità di materia prima e dunque i timori legati alla sostenibilità della filiera locale sono la principale preoccupazione legata ai grandi impianti
5,7
6,2
6,7
8,8
0 2 4 6 8 10
Inquinamento e impatto
ambientale
Cambiamento assetto rurale del
territorio
Rischi di trasformazione degli
impianti in inceneritori
Approvvigionamenti di materia
prima "extra locale"
85
La fattibilità di percorsi mirati di valorizzazione…… (valori %)
70,5
74,4
57,1
77,3
15,1
13,4
14,3
22,7
10,8
6,1
28,6
-
- 20,0 40,0 60,0 80,0 100,0
Totale
Imprese
Pubblica amministrazione
Società Civile
NON SO NO SI
La grande maggioranza del campione crede nella possibilità di attuare percorsi mirati di valorizzazione di aree marginali. I più convinti sono gli imprenditori, i liberi professionisti e i corpi intermedi, che vi vedono una opportunità di sviluppo occupazionale
…… e le condizioni per la valorizzazione (scala 0 – 10)
45,9
62,2
66,3
0 20 40 60 80 100
Si facciano stime corrette circa la disponbilità effettiva dei residui a livello
territoriale
Il processo sia remunerativo per gli agricoltori
Il processo di valorizzazione avvenga nel rispetto dell'ambiente e dei giusti
equilibri tra destinazioni alimentari e
destinazioni energeticheLa valorizzazione deve passare attraverso due condizioni: rispetto dell’ambiente e remunerazione sensibile per gli agricoltori.
87
Giudizio sul livello di sviluppo in Toscana della filiera olio-enreegia (valori %)
7,2
6,1
-
22,7
41,7
40,2
48,6
36,4
45,3
45,1
51,4
36,4
- 20,0 40,0 60,0 80,0 100,0
Totale
Imprese
Pubblica amministrazione
Società Civile
NON SO NO SI
Il campione si divide tra coloro che dichiarano di non avere conoscenza della materia e coloro che ritengono non sufficienti gli investimenti in questa filiera
Colture oleoginose in Toscana
… Motivi che impediscono lo sviluppo della filiera olio-energia (valori %)
31,0
44,8
52,0
56,9
0,0 20,0 40,0 60,0 80,0 100,0
A causa della mancanza di competenze tecniche adeguate
Il concetto di "multifunzionalità" dell'azienda agricola è ancora
lontano
A causa di un quadro regolatorio e normativo complesso
Per la difficoltà a sviluppare processi collaborativi tra le aziende
agricole e il settore industriale La prima difficoltà segnalata riguarda il difficile dialogo tra mondo agricolo e soggetti industriali; anche il quadro normativo appare una causa ostativa.
Il 39% delle imprese ha dichiarato di avere in programma investimenti nel settore. Il 46% di coloro che stanno investendo nel settore hanno optato per un impianto di cogenerazione, il 28% sulle caldaie per la combustione dei pellet, il 23% sugli impianti a biogas e solo il 3% sul biodiesel.
Prevedono di investire in biomasse agroforestali, imprese private (valori %)
Tipologia di impianto scelto, imprese private (valori %)
il 70% delle imprese che ha realizzato investimenti o ha in programma di farlo prevede l'attivazione di contratti di fornitura. 7 contratti di fornitura su 10 sono stati stretti con aziende a livello locale.
Percentuale di coloro che hanno previsto contratti di fornitura di materia prima (valor
Percentuale di coloro che scelgono fornitori di materia prima del territorio (valori %)
Aspetti tenuti in considerazione in fase di pianificazione dell’investimento (scala 0 – 10)
7,1
5,9
6,9
0 2 4 6 8 10
Normativa agricola, ambientale e
forestale vigente
Studi/indagini/stime preesistenti
Impatto dal punto di vista sociale e occupazionale
Gli aspetti normativi sono ritenuti cruciali in fase di pianificazione dell’investimento. Segue a poca distanza l’impatto sociale e occupazionale
Giudizio sulla convenienza economica e la sostenibilità ambientale delle produzioni di colture dedicate da energia (valori %)
5,0
5,3
convenienza economica
sostenibilitàagroambientale
I rispondenti mostrano un certo scetticismo sulla filiera e le valutazioni raggiungono a malapena la sufficienza
Il principale scopo delle colture dedicate è la produzione di energia per il 58% dei rispondenti; secondari la produzione di calore e di biogas
La produzione di calore è invece lo scopo principale delle biomasse.
Scopo principale delle colture dedicate da energia nella visione delle imprese (valori percentuali)
Scopo principale dell’utilizzo delle biomasse nella visione delle imprese (valori percentuali)
Governance e gestione del consenso
Si denuncia in modo piuttosto deciso la mancanza di consorzi forestali
Presenza di consorzi forestali sul territorio (valori %)
23,2
19,4
25,0
33,3
65,6
72,2
62,5
47,6
5,6
2,8
6,3
14,3
- 20,0 40,0 60,0 80,0 100,0
Totale
Imprese
Pubblica amministrazione
Società Civile
IN CORSO DI ATTIVAZIONE NO SI
Problematiche legate all'"accettazione sociale" degli impianti sul territorio (valori %)
La mancanza di informazione finalizzata alla sensibilizzazione della cittadinanza viene ritenuta la principale causa. 39,2
40,0
40,8
0 20 40 60 80 100
Scarsa capacità di governance del consenso da parte delle istituzioni
locali
Esitenza di effettive problematiche di tipo ambientale soprattutto negli
impianti di grande dimensione
Scarso investimento in iniziative di animazione, coinvolgimento,
sensibilizzazione
Governance e gestione del consenso
Presenza di iniziative di formazione rivolte a tutti gli attori della filiera… (valori %)
20,0
19,4
21,9
19,0
72,8
72,2
75,0
71,4
5,6
8,3
3,1
-
- 20,0 40,0 60,0 80,0 100,0
Totale
Imprese
Pubblica amministrazione
Società Civile
IN CORSO DI ATTIVAZIONE NO SI
…l’utilità delle iniziative di formazione rivolte agli attori della filiera
(valori %)
80,2
88,5
70,8
66,7
6,6
5,8
-
20,0
7,7
1,9
20,8
6,7
- 20,0 40,0 60,0 80,0 100,0
Totale
Imprese
Pubblica amministrazione
Società Civile
NON SO NO SI
Emerge una generale mancanza di iniziative formative; l’80% del campione le giudica in modo positivo.
Governance e gestione del consenso
97
Rilevanza dell’impatto economico e ambientale di un investimento in biomasse rispetto alle altre energie rinnovabili (scala 0-10)
7,4
7,1
5,5
0,0 2,0 4,0 6,0 8,0 10,0
Rischio di sfruttamento intensivo dei terreni/boschi
Inquinamento atmosferico, aumento del traffico
Aumento dell'occupazione
La maggiore preoccupazione dei Comitati locali riguarda gli impatti ambientali negativi, sia in termini di sfruttamento del territorio, che di inquinamento.
Focus comitati: governance e gestione del consenso
98
Ragioni della nascita dei Comitati (valori percentuali)
Le esigenze formative ed informative sembrano essere prioritarie nella nascita di comitati civici
Focus comitati: governance e gestione del consenso
25,0
25,0
25,0
35,0
Per contrastare la nascita di unimpianto sul mio territorio
Per contribuire al dibattito e alladiffusione di conoscenza sui vantaggi
e svantaggi delle biomasse
Per controllare e valutare i processidecisionali degli enti locali
Per informare la cittadinanza sulleiniziative in corso
QUALE GOVERNANCE PER LE AGROENERGIE?
Regolazione e programma-
zione
Gestione del consenso e promozione dell’innova-
zione
Sostenibilità economica
degli investimenti
QUALE GOVERNANCE PER LE AGROENERGIE?
Regolazione e programmazione
Semplificazione Chiarezza sistema
incentivazione Coerenza nella
programmazione
Strumenti
Tecnologie Strumenti conoscitivi
Maggiori sinergie Cooperazione
intra-istituzionale Cooperazione
inter-istituzionale
La PA dichiara una capacità di
programmazione e integrazione la cui
efficacia non è percepita dagli operatori
QUALE GOVERNANCE PER LE AGROENERGIE?
Sostenibilità economica
Opportunità di riposizionamento
Sviluppo nuove filiere Differenziazione
/ricoversione
Prezzi remunerativi
Sostegno al reddito agricolo
Nuove opportunità di reddito
Provenienza materia prima
Approvvigionamento locale
Piccoli impianti
L’interesse e la volontà di investire nelle nuove
filiere è evidente: serve un indirizzo politico
programmatico più deciso e un maggior
coinvolgimento del mondo agricolo
QUALE GOVERNANCE PER LE AGROENERGIE?
Gestione consenso
Strumenti di aggregazione
Consorzi forestali Tavoli/accordi
Formazione
Agli operatori Alle istituzioni
Informazione e conoscenza
Animazione locale Sensibilizzazione
Cultura del consenso piuttosto evoluta e iniziative diffuse sul territorio: occorre
puntare sulla conoscenza e la
formazione
I possibili impieghi delle biomasse in Sardegna: problematiche di stoccaggio
energia e prodotti chimici utilizzi dei sottoprodotti della conversione
Nicoletta Nassi o Di Nasso
- Istituto di Scienze della vita scuola Superiore Sant’Anna di Pisa -
Epoca raccolta: in riposo vegetativo (novembre – marzo)
Meccanizzazione: necessaria per contenere i costi di
raccolta, cippatura e stoccaggio
Macchine speciali: per la consistenza e dimensioni
Cantieri di raccolta
1. Taglio, cippatura e carico in contemporanea
2. Taglio, Concentrazione, cippatura e carico
31% 38% 47% 51% 56% 57%
48% 45% 43% 34%
SR DR
38%
Arundo donax L. doppio raccolto …
Qualità della biomassa
Arundo - Primo e secondo taglio
data
20-giu 15-lug 02-ago 22-ago 20-set 28-nov 16-gen
t/ha s.s.
0
10
20
30
40
50
secondo taglio
primo taglio*
Arundo donax ( s.s. ha-1 e % di s.s.)
Raccolte progressive da giugno a settembre (intervallate di 20 gg)
Rese medie triennio
48% 45% 43% 34%
31% 38% 38% 47% 51% 56% 57%
DR SR
A1-A5: raccolte da giugno a settembre (ogni 20 gg)
RA1-RA2: ricrescita dai tagli di giugno e di luglio
M = silomais nell’ipotesi di una resa di 20 t ha-1 s.s.
Il doppio taglio della canna consente maggiori rese potenziali
ad ettaro rispetto al mais
BBP: Biochemical
Biogas Potential
BMP: Biochemical Methane Potential
Espressi in mL /g di sostanza volatile
(organica)
2° taglio
Produzione potenziale di biogas e di metano
Lavori in corso di pubblicazone …
Epoca
Resa spec.
biometano
(Nm3/t ss)
Resa
areica
(t ss/ha)
Resa (1)
(Nm3/Ha)
Resa (2)
(Nm3/Ha)
Resa in
energia
primaria
(MJ/Ha)
Fabbis.
Impiantod
(Mj/anno)
Superficie
impegnata
Ha/anno
Silomaisa Sett. 328.1 22.7 7465 7465 236,2
24,000
101.5
Arundo SR Sett. 245.9 38.4 9451 9451 299,1 80.2
Arundo DR
1° t. Giugno 306.6 22.7 6978 12979 410,8 58.4
2° t. Ottobre 341.6 17.5 6001
100 kWh, 8000 h/anno, rendimento (escluso
autoconsumi) del 30%.
R50: Velocità di degradazione fino al 50% del metano potenziale (parametro cinetico)
Produzione di biogas più lenta …
N.B.: diversamente dai potenziali metanigeni le velocità di degradazione di canna comune e
di mais differiscono notevolmente.
Raccolta – COLTURE ERBACCE PERENNI
Forme commerciali della biomassa BIOCOMBUSTIBILI SOLIDI:
Legna da ardere
Bricchetti
Cippato
Pellet
Trasporto delle biomasse • Il trasporto delle biomasse o dei “biocombustibili finali” all’impianto di conversione energetica pone delle criticità per il contenimento dei costi di approvvigionamento e delle emissioni di CO2 fossile in atmosfera. – Ridurre la distanza della zona di raccolta della
biomassa
– Massimizzare l’efficienza della quantità di biomassa trasportata (es. trasporto navale)
Anche prolungati
trasporti su gomma
(fino a 1.000 km), per
autoarticolati ed
autotreni da 25 t,
incidono sul bilancio
della CO2 per non più
del 10%.
Lo stoccaggio della biomassa legnosa Nel processo produttivo del cippato si devono valutare due principali parametri: - il contenuto idrico o l’umidità relativa che caratterizza la biomassa legnosa nei
vari stadi della sua lavorazione: in questo contesto si distingue tra cippato secco e cippato fresco;
- il tipo di impianto termico finale che impiega come combu- stibile il legno cippato.
cippato “fresco” : contenuto idrico molto elevato (50-60%), questo tipo di prodotto si ottiene se la cippatura è effettuata subito dopo la raccolta
cippato “secco” contenuto idrico non superiore al 30-35%: si tratta di materiale ben stagionato che è già andato incontro a un adeguato periodo di maturazione.
Lo stoccaggio della biomassa legnosa LA STAGIONATURA DEL CIPPATO:
può causare un deterioramento quantitativo qualitativo del materiale.
DUE METODI DI ESSICAZIONE NATURALE
“sul secco” : si decide di lasciare stagionare in campo le piante intere abbattute, per esempio riunendole in cataste a bordo bosco o a bordo arboreto, per poi andarle a cippare dopo alcuni mesi, quando ormai il legno si è asciugato. Dopo la cippatura la biomassa risultante è già pronta per l’uso (30-35% umidità).
“sul fresco”: il cippato è prodotto eseguendo la sminuzzatura a partire da piante appena abbattute
LA FERMENTAZIONE E IL PERICOLO DI AUTOCOMBUSTIONE
Si previene limitando l’altezza del cumulo a 2-3 m
I cumuli di cippato infatti iniziano subito un processo di fermentazione e raggiungono al loro interno temperature medie di 70-80 °C. L’azione di questi agenti di fermentazione comporta una per-dita di sostanza secca con riduzione di massa fino al 20%.
Lo stoccaggio della biomassa legnosa Modalità di maturazione e stoccaggio del cippato
Per la maturazione e la successiva conservazione del cippato si possono seguire due procedimenti: • allestimento in cumuli sotto tettoie areate;
• allestimento in cumuli all’aperto con copertura mediante telo traspirante
Lo stoccaggio della biomassa erbacea
Lo stoccaggio della biomassa per il biogas
ECO-BAG: stoccaggio coperto senza cattivi odori si integra naturalmente nell’ambiente si monta rapidamente ed è trasferibile assenza di fondazioni e di cemento economico si spende la metà rispetto ad una vasca di cemento lunga durata nel tempo
Conversione della biomassa
Biomass energy: summarizing conventional supply chains
La produzione delle filiere agroenergetiche • Energia termica
– È la più diffusa, specialmente a scala aziendale
– Legata ai combustibili solidi • Legna da ardere
• Residui di potatura
• Cippato di legno
• Pellet
– E’ necessaria la massima efficienza di “filiera”, dalle fasi di coltivazione, raccolta e trasporto della biomassa all’uso finale (rendimento degli impianti, gestione delle utenze).
– Rendimenti termici medi relativamente bassi (30-35%) (moderne caldaie a cippato raggiungono il 90%).
• L’energia elettrica: per ragioni di carattere ambientale ed economico, è preferibile la produzione congiunta di elettricità e calore – Livello aziendale < 1 MWe
• la loro realizzazione è giustificata economicamente e termodinamicamente solo in aree decentrate, dotate di una ampia disponibilità di biomasse e comunque in prossimità della rete elettrica nazionale
– Livello industriale > i grandi impianti (>3 MWe)
• rendimento finale di conversione dell’energia primaria non superiore al 20-25%,
• consumo di biomassa (umidità relativa 35-45%) specifico medio di questi impianti può essere assunto intorno a 1,3-1,5 t/MWhe prodotto.
• La redditività economica dipende comunque strettamente dal costo del biocombustibile (non sempre è possibile l’approvvigionamento da fonti locali) e dagli incentivi nazionali.
La produzione delle filiere agroenergetiche
I biocombustibili • Biocombustibili
– Solidi
– Liquidi
– Gassosi
Bioetanolo • Processo di fermentazione delle biomasse • Fonti:
– Materiali zuccherini: sostanze ricche di saccarosio come la canna da zucchero, la bietola, il sorgo zuccherino…
– Materiali amidacei: sostanze ricche in amido come il grano, il mais, l’orzo, il sorgo da granella, la patata…
– Materiali lignocellulosici: sostanze ricche in cellulosa come la paglia, lo stocco del mais, gli scarti legnosi…
1° generazione
2° generazione
Bioetanolo • Molte aspettative in termini di rendimenti economici ed energetici
sono riposti nella produzione di bioetanolo di seconda generazione attraverso l’impiego di materiali lignocellulosici.
• Questo consentirebbe di – abbassare al 20 ÷ 30% l’aliquota del costo della materia prima sul
costo totale del processo, rispetto al 60-70% che si ha nel caso degli altri materiali di partenza.
– Inoltre la possibilità d’impiego di residui agricoli, forestali e agroidustriali, unita anche alle alte rese produttive delle colture ad hoc lignocellulosiche consentirebbe di contenere notevolmente l’uso di superfici agricole evitando il rischio di competizioni tra food ed energy crops.
Bioetanolo • Le sostanze che contengono lignina, cellulosa ed
emicellulosa per arrivare alla fermentazione devono subire:
1. un pretrattamento che “ammorbidisce” la biomassa. Questo può avvenire con tre diversi tipi di processo:
• chimico (idrolisi basica o acida), • fisico (steam explosion) • microbiologico.
2. allontanamento di emicellusa, acidi organici e composti fenolici prodotti nella fase precedente.
3. l’idrolisi con cui si scompone la struttura complessa lignocellulosica in monosaccaridi,
4. la fermentazione alcolica, 5. per distillazione l’ottenimento del bioetanolo.
Biodiesel • Il biodiesel è un estere metilico di acidi grassi di oli vegetali e/o
animali, prodotto attraverso una reazione di transesterificazione, un processo nel quale un olio vegetale è fatto reagire in eccesso di alcool metilico, in presenza di un catalizzatore alcalino.
• Il prodotto finale è costituito da una miscela di alcuni (6-7) metil esteri che non contiene zolfo e composti aromatici; contiene invece ossigeno in quantità elevata (non meno del 10%) e può essere utilizzato come combustibile per autotrazione e riscaldamento, sia miscelato con gasolio che tal quale.
• Fino al 30% non richiede modifica dei motori.
Biodiesel • Fonti:
– Colture oleaginose dedicate con elevato tenore di acido oleico e/o acido erucico (ad es.olio di soia, di colza, di girasole, di palma, di noce di cocco e di ricino);
– Oli esausti di scarto o di recupero (poco utilizzato)
1° generazione
Su scala mondiale, la materia prima principale impiegata per la produzione di biodiesel è l’olio di colza.
Biodiesel A livello europeo per arrivare a produrre il quantitativo di biodiesel
necessario a sostituire il 10% del gasolio utilizzato per autotrazione occorrerebbero – 24 milioni di ettari coltivati a colza, o – 18 milioni di ettari a girasole, o – 4 milioni di ettari di Arundo donax (canna comune) per biocarburanti
ottenibili con innovativi processi di produzione “biomass to liquid”.
• Altro settore di ricerca molto promettente è quello che punta
sull’impiego delle alghe. – Secondo le sperimentazioni in corso sarebbe possibile ottenere rese in
olio pari a circa il 50% della biomassa di partenza – potenziale annuo produttivo superiore dalle 10 alle 20 volte per ettaro di
coltura acquatica rispetto alle colture annuali (20 t/ha rispetto a 1t/ha)
Biogas • Le principali materie prime impiegabili nel
processo di produzione del biogas sono:
– Reflui zootecnici.
– Residui agricoli.
– Scarti dell’agroindustria.
– Colture dedicate.
– Frazione organica dei
– rifiuti solidi urbani (FORSU).
– Fanghi di depurazione civile.
In ambito zootecnico è particolarmente interessante per la riduzione delle emissioni maleodoranti, stabilizzando la carica di azoto delle biomasse prima del loro utilizzo agronomico.
Biogas • Il biogas recuperato ha un potere calorifico inferiore
normalmente compreso tra 4.000 e 6.000 kcal/Nm3 e può avere vari impieghi: – Produzione di energia elettrica e/o termica, sia per autoconsumi sia per
distribuzione, tipicamente in gruppi elettrogeni cogenerativi.
– Uso in motori a gas per autotrazione, previa opportuna purificazione.
– Produzione di gas di sintesi e/o di idrogeno, attraverso processi catalizzati analoghi a quelli utilizzati per
– il metano (ossidazione parziale catalitica).
+
La CO2 emessa durante la
combustione è di origine biogenica
SOURCE: EU ENERGY IN FIGURES. STATISTICAL POCKETBOOK 2014.
Biogas: growth until 2012 (+18%
electricity and +16% heat
compared to 2011)
GWh (electricity) Ktoe (heat)
National Action Plans (green) vs Eurobserv’ER Projections (black)
Produzione di biogas
Attitudine della canna comune alla
produzione di biogas
The highest biogas productions were associated to juvenile traits of the crop
By coupling the early cuts with the corresponding second cuts the methane yield per hectare (11500-13000 Nm3 ha-1) exceeded up to 35% the methane produced with a single harvest (9500 Nm3 ha-1), while the dry biomass yield (from 35 to 40 Mg ha-1) was not varied
This cropping system could allow relevant land use savings compared to maize
Nutrient uptake is largely increased by double harvesting and nutrient use efficiency is reduced
Fonte: Rapporto Statistico GSE, 2012
Fonte: Rapporto Statistico GSE, 2012
Numerosità e potenza degli impianti a bioenergie nelle Regioni
Concetto di Bioraffineria
Le bioraffinerie sono sistemi che integrando processi di conversione della biomassa di 90% natura chimica, fisica o microbiologica consentono di ottenere non solo prodotti energetici, ma soprattutto materiali e composti chimici ad alto valore aggiunto.
Descrizione schematica di un generico processo produttivo di una bioraffineria per la produzione di prodotti chimici e bioenergia
Esempio di bioraffineria
PRODUZIONE DI ETANOLO DI 1° e 2° GENERAZIONE
Resa agr. (t ha-1)
Coeff. trasformazione
Biocarburanti (t ha-1)
mais 7.0 – 9.0 0.30 2.1 – 2.7
cereali (grano) 4.0 – 5.0 0.30 1.2 – 1.5
barbabietola 45 – 55 0.085 3.8 – 4.7 (Autori vari)
Specie Resa potenziale in
etanolo(l ha-1)
Canna da zucchero 6797 - 8134
Mais 5200 - 5400
Sorgo zuccherino 2524 - 7012
Panico 3085 - 7573
Fonte:Lemus et al., 2012
CANNA COMUNE 25 t ha-1
SRF PIOPPO
16 t ha-1
8.300 kg/ha 4.977 kg/ha
Rese Pisa
PATENT : Raspolli Galletti Anna Maria, Angelini Luciana Gabriella, Martinelli Marco, Bonari Enrico, Nassi o Di Nasso
Nicoletta, Process for the complete and efficient exploitation of giant reed (Arundo donax L.) to give furfural, levulinic acid
and lignin derivatives, italia,tot. autori 6,2009.
Il furfurale è usato come agente estraente, erbicida e per la sintesi di resine
I suoi derivati più importanti, usati per la sintesi di numerosi prodotti nella Chimica Industriale
Valorizzazione integrale della biomassa di canna comune
Dalla catalisi acida della componente
cellulosica della biomassa si ottiene
acido levulinico un composto chimico
utilizzato largamente come intermedio
chimico per altri prodotti di interesse
industriale (es. produzione dell'acido δ-
amminolevulonico un pesticida) o come
materia prima alternativa per ottenere
l'acido succinico ed il
metiltetraidrofurano.
HOW GIANT REED AND MISCANTHUS HARVEST TIME AFFECT BIOMASS QUALITY AND LEVULINIC ACID PRODUCTION?
Nassi o Di Nasso N. et al., 2011,
To optimize the LA production seems profitable to perform an early harvest at the end of summer.
For the first time the yields to LA have been related not only to the nature of the biomass but also to its harvest time
Valorizzazione integrale della biomassa di canna comune
GLV è un composto chimico utilizzato sia
come additivo per diesel che per la sintesi
di polimeri, e la produzione di solventi,
insetticidi e additivi
Lignina residua impiegabile come
fonte di antiossidanti o per la
produzione di polimeri industriali
(pannelli isolanti ecc.)
EUROBIOREF
Star-COLIBRI project: biorefinery clustering
As a response to these challenges around biorefinery research, Star-COLIBRI's main objectives are the following:
• Overcome fragmentation and promoting cross-fertilization in the area of
biorefineries research; • Support innovations by speeding up and facilitating industrial exploitation of
research results in the biorefinery field; • Contribute to the development of European ;and national policy initiatives
including legislation, standardisation, labelling and certification; • Promote coordination in the field of future R&D funding and facilitate the
creation of Public-Private Partnerships;
The Bioeconomy – sustainable production of renewable resources from land, fisheries and aquaculture environments and their conversion into food, feed, fiber bio-based products and bio-energy as well as the related public goods – The Bioeconomy includes primary production, such as agriculture, forestry, fisheries and aquaculture, and industries using / processing biological resources, such as the food and pulp and paper industries and parts of the chemical, biotechnological and energy industries.
Bioeconomy
Bioeconomy
Bioeconomy
Bioeconomy
The European strategy
La sostenibilità ambientale
delle principali filiere
energetiche
in Toscana
Direttiva 2009/28/CE (Renewable Energy Directive – RED)
BIOENERGIE - Bilancio energetico - Effettiva riduzione delle emissioni rispetto
al corrispondente fossile
• Introduce una metodologia condivisa per la valutazione della sostenibilità delle rinnovabili, in base alla riduzione delle emissioni di gas serra: Saranno incentivati quei biofuels che presentano un beneficio di riduzione delle emissioni di CO2 pari ad almeno 35% immediatamente, 50% per il 2017 e 60% per i nuovi impianti nel 2018.
• Valutare la sostenibilità ambientale delle principali filiere per la produzione di energia da biomasse presenti in Toscana (Bosco et al., 2013)
Le filiere che sono state considerate come le più rappresentative fra quelle esistenti sono:
Filiera della combustione biomasse solide:
• Filiera legno-energia: colture dedicate (SRF pioppo)
• Filiera legno-energia: residui forestali
Filiera del biogas
La metodologia adottata per lo studio: l’analisi LCA
•L’analisi del ciclo di vita o Life Cycle assessment (LCA) permette di contabilizzare gli impatti di un prodotto dalla produzione delle materie prime allo smaltimento dei rifiuti.
Metodologia utilizzata dalla RED.
kWh coltivazion
e trasporto stoccaggio trasporto
conversione
trasporto
Confini del sistema studiato
• L’unità di riferimento per tutte e tre le filiere è un kWh di energia elettrica prodotta da un impianto di 1 MW che lavora 8.000 h l’anno.
• Confronto delle tre filiere tra loro e con la filiera di un combustibile fossile di riferimento.
• Scala annuale.
Bilancio energetico (efficienza) GHG saving Utilizzo di suolo
La metodologia adottata per lo studio: l’analisi LCA
COMBUSTION OF CHIPS FROM POPLAR SHORT ROTATION FORESTRY (SRF)
•Experimental field trials conduced by CRIBE in Pisa (Research Centre on Bioenergy) • Three cutting cycles: 1, 2, 3 years
Poplar SRF
Transport
Heat Electricity
ORC power plant
Harvest and chipping
Wood chip storage
(Nassi o Di Nasso N., 2010)
COMBUSTION OF CHIPS FROM FOREST RESIDUE
• Coastal coniferous forest of 10.000 ha
• forest residue for ordinary management
• 3 t s.s. year-1
• Power plant distance of 15 km Transport
Heat Electricity
ORC power
plant
Harvest and
chipping
Wood chip
storage
BIOGAS FROM DEDICATED CROPS AND AGRO-INDUSTRIAL RESIDUES Maize
Caw manure
Poultry manure
Cereal residues
Onion residues
Potato residues
Anaerobic digestion
Transport
Heat Electricity Digestate
Engine
Electricity grid
Sorghum Olive pomace
Transport
Transport
Pit removal
Silage
Liqu
id fr
actio
n
Sol
id fr
actio
n
Biogas
Separator
Silage
16%
23%
20%
12%
5% 1%
23%
Maize
Sorghum
Olivepomace
Caw manure
0358
101315
T1 T2 T3 RF B
EROEI (O/I)
-0,10,00,10,20,30,40,50,6
T1 T2 T3 RF B
kg CO2eq / kWh
0
50
100
T1 T2 T3 RF B
GHG saving (%)
0
1.000
2.000
T1 T2 T3 RF B
ha for a power plant of 1 MW
GRAZIE PER L’ATTENZIONE!