Agroenergie: analisi e valutazione delle
filiere di approvvigionamento
Nicola Colonna
Dipartimento Biotecnologie, Agro-industria e protezione della Salute
Centro Ricerche Casaccia, Roma
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I temi
 Vantaggi e limiti dell’opzione biomasse
 Pluralità di opzioni
 Peculiarità dell’approvvigionamento
 Un potenziale territoriale inespresso
 Limiti allo sviluppo delle filiere agroenergetiche
 Complessità delle filiere: esempi
 L’analisi del potenziale di un territorio
 Gli strumenti GIS a supporto delle valutazioni
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Pregi e limiti delle biomasse
Pregi
Limiti
 Rinnovabilità
 Dispersione
 Ampia disponibilità
 Stagionalità
 Pluralità opzioni
energetiche
 Basso contenuto
energetico
 No intermittenza
 Onerosità
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Quali biomasse ?
Erbacee
annuali
PRODUZIONI
AGRICOLE
Colture
arboree
AGRICOLTURA
RESIDUI
SOTTOPRODOTTI
ZOOTECNIA
BIOMASSE
Erbacee
poliennali
AGRO INDUSTRIA
FORESTE
Scarti colt.
erbacee
Scarti potature
Deiezioni
Sottoprodotti
Agroindustria
Taglio boschi
Residui forestali
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Biomasse diverse, problemi differenti
 Prodotte a scopo energetico
girasole, colza,
triticale, sorgo, pioppo,
robinia......
 Residuali da produzioni agricole
paglie, culmi,
sarmenti, frasche....
 Residuali dal settore agroindustriale
 Residuali dal settore agroforestale
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bucce, gusci, siero,
scarti.....
tagli, residui, refili
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Una fase cruciale ed onerosa
 Per approvvigionamento si intende l’assicurare in maniera
continua e competitiva le materie prime per un determinato
processo di trasformazione al fine di soddisfare uno specifico uso
finale energetico.
 E’ importante tener conto di molteplici aspetti:
• Quantità da approvvigionare;
• Distanze tra luoghi di produzione/ disponibilità e trasformazione;
• Qualità della materia prima (massa volumica, umidità, deperibilità,
PCI, contenuto macromicroelementi, omogeneità);
• Stagionalità.
 Ogni combinazione Territorio/Biomassa/Uso finale ha delle
peculiarità che devono essere indagate
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Le biomasse residuali in Italia, 2006
Biogas da allevamenti bovini
Residui e scarti agricoli
Atlante italiano Biomasse, ENEA, 2008
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Usi finali delle agroenergie in Italia
 Riscaldamento domestico, individuale e collettivo
(teleriscaldamento)
 Calore di processo e/o elettricità in cogenerazione presso siti
industriali (industria del legno, distillerie)
 Produzione
di elettricità (o elettricità e calore in
cogenerazione) da impianti dedicati alimentati con biomasse,
oli vegetali, biogas
 Biocarburanti per i trasporti (biodiesel, ETBE)
Assenza di statistiche sulla quantità e l’origine delle
biomasse utilizzate
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I limiti della situazione attuale
 Valorizzazione solo parziale delle biomasse disponibili sul
territorio nazionale (forestali, agricole)
 Poche filiere agro-energetiche locali complete (importazione di
legna e di materie prime per i biocarburanti)
 Fluttuazione
del valore dei certificati verdi e incertezza
applicabilità coefficienti moltiplicativi filiera corta
 Incertezza
normativa (standard, procedure
impianti, trasporto liquami e sottoprodotti)
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autorizzative
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Importazioni prodotti legnosi
5.000.000
Metri cubi
4.500.000
4.000.000
3.500.000
3.000.000
2.500.000
2.000.000
1.500.000
1.000.000
500.000
0
1996
1997
1998
1999
2000
Chips and Particles
2001
2002
Wood Fuel
2003
2004
2005
2006
Wood Residues
Fonte: FAO, Forestry Statistics, 2008
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Conviene l’agroenergia?
 Costi elevati di raccolta, trasporto e stoccaggio conseguenti alla
limitata densità energetica e/o al contenuto di umidità;
 Se la biomassa viene prodotta e/o acquistata il suo costo e/o il
suo prezzo possono variare nel tempo;
 Convenienza economica se la biomassa è già concentrata
presso un sito specifico;
 Valore aggiunto per il risparmio sui costi di smaltimento di
reflui, scarti e residui di lavorazione.
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RISORSE
Suolo, Acqua, Manodopera, Semi (talee, rizomi), Nutrienti, Energia
(meccanica, elettrica), Mezzi tecnici (difesa, diserbo)
PRODUZIONE
BIOMASSE
Mais, Triticale, Sorgo, Miscanto, Panico, Colza, Girasole, Soia,
Pioppo, Robinia, Kenaf, paglie, residui legnosi, scarti....
PROCESSI C. F.
B.
BIOCOMBUSTIBILI
Olio, Biodiesel, Etanolo, ETBE, Cippato, Pellet, Biogas,
Syngas…
DISTRIBUZIONE
CONSUMO
USI FINALI
Calore (riscaldamento/raffreddamento), Elettricità, Cogenerazione,
Trasporti
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Ciclo “chiuso” del carbonio
Centrale
combustione
Coltivazioni
arboree
dedicate
Taglio
Raccolta
Trasporto
Fonte: IEA, modificato
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Fasi a monte dell’impianto
 Produzione: consumo di risorse
 Raccolta:
mezzi, taglio, sramatura
 Trasporto:
gomma, treno, nave
 Stoccaggio: perdite, contenuto di H2O
Forestazione produttiva
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Consumi energia e risorse
Operazioni colturali per l’impianto e la crescita di una
coltura arborea specializzata a fini energetici
Tempi e numero ripetizioni di ciascuna operazione
Anni 1°
2°
3°
4°
5°
6° _ _ _ 11°
Aratura e fresatura
1
Erpicatura e preparazione
1
Concimazione di fondo
1
Trattamento erbicida preimpianto
1
Tracciamento filari
1
Piantagione talee
1
Trattamento erbicida post
1
Concimazione di mantenimento
1
1
1
1
Diserbo meccanico (Discatura)
2
1
1
Trattamento di difesa
1
1
Irrigazione
1o2
1 1o2
1
1
1
1
Raccolta biomassa*
1
1
1
Espianto ceppaie
1
da: ENEA, 1999
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Criteri di sostenibilità e sistema di verifica
 Emissioni di gas serra
Risparmio minimo almeno 35%
 Uso del suolo/stock di carbonio
No deforestazione e conversione di aree umide
Variazioni d’uso del suolo da valutare anche
per le emissioni indirette di gas serra
 Biodiversità
No aree naturali protette o aree ad elevata biodiversità
 Buone regole agricole ed ambientali
eco-condizionalità
 Impatto sui paesi poveri
Monitoraggio ed analisi
Direttiva sulle energie rinnovabili, 2009/28/CE del 23 aprile 2009
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Complessità delle filiere
Produzione/Raccolta
Colture/Tecniche/
Meccanizzazione
Trasporto/Concentrazione
Logistica/Organizzazione
Conversione bio/termo/fisica
Tecnologia/Processi/Taglie
Usi finali
Incentivi/Sostituzione
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Aziende con coltivazioni arboree
 Problema gestione massa potature (1-4 t/ha)
 Uso energetico versus trinciatura/interramento
 Misura di prevenzione fitopatologica
Potature
Raccolta/imballaggio
Caldaia
Innovazione macchine/logistica/organizzazione
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Aziende zootecniche e biogas
 Gestione moderna stalla
 Produzione di cereali insilati per co-digestione
 Reperimento altri scarti fermentescibili
 Spandimento digestato
Investimenti / organizzazione stalla / stoccaggi
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Allevamenti
zootecnici
La filiera della
produzione
di biogas
Reflui
zootecnici
Coltura
foraggera
Scarti
agroalimentari
Raccolta e
trasporto
Raccolta,
trinciatura e
trasporto
Trasporto e
stoccaggio
Aspetti rilevanti:
 Temporali
 Spaziali
 Normativi
Digestione
anaerobica
Fanghi
stabilizzati
Biogas
Recupero,
trasporto e
spandimento
Cogenerazione
Terreno
agricolo
Elettricità
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Calore
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La stima del “potenziale” di un territorio
Elemento cruciale della pianificazione energetica che
consente di:
 valutare le opzioni di politica energetica,
 valutare progetti,
 pianificare azioni e definire politiche mirate,
 valutare costi associati.
Obiettivo della stima è conoscere :
Quante x Dove x Tipo
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P.E.A.R.
Potenziale comunale
Stima Biomassa Forestale
Regione Liguria, 2003
Densità
Dove è più opportuno
e/o conveniente fare
una politica forestaleenergetica ?
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Stima scarti di potatura
oliveti
2500
area [ha]
2000
1500
oliveti
1000
500
0
pendenza 0-20%
pendenza 20-35%
pendenza 35-50%
pendenza >50%
vigneti
800
700
area [ha]
600
500
400
vigneti
300
200
100
0
pendenza 0-20%
pendenza 20-35%
pendenza 35-50%
Fonte: ENEA, Studio Valle dei Latini
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pendenza >50%
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Dal potenziale lordo alla disponibilità reale
Potenziale
lordo
L’insieme delle biomasse residuali
prodotte/presenti in un territorio
Disponibilità
netta
Biomasse residuali al netto dei
riusi: uso domestico, lettiere,
sovescio, triturazione
Disponibilità
reale
Le biomasse
economicamente e
tecnicamente accessibili per
la raccolta e successivo
impiego
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Stima Territoriale
Tipo e forma di governo
Acclività
Tipologie stradali
Accessibilità reale
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Impiego del GIS per definire i bacini di
approvvigionamento di impianti
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Considerazioni conclusive
L’approvvigionamento è un elemento che deve essere
attentamente valutato per ogni iniziativa nel campo
delle biomasse
E’ centrale per la competitività economica di una
inziativa ma anche per la sua sostenibilità energetica
ed ambientale
E’ necessario valutare in modo integrato gli aspetti
quantitavi, qualitativi, spaziali, temporali e normativi
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Considerazioni conclusive (2)
I sistemi GIS possono utilmente supportare l'analisi tecnica
ed organizzativa delle fasi di approvvigionamento ed aiutare a
definire i costi associati
L’attenta valutazione della fase di approvvigionamento
assume carattere strategico alla luce dei criteri di sostenibilità
introdotti dalla recente direttiva europea e dagli ulteriori
interventi normativi in cantiere.
Una valutazione attenta, in fase di fattibilità, delle fonti di
approvvigionamento e dei rischi associati , assicura la
sostenibilità nel tempo dell’iniziativa.
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