Biomasse:
un combustibile a basso
impatto ambientale?
Il caso di Fornoli
Federico Valerio
Chimica Ambientale
Istituto Nazionale Ricerca sul Cancro
Genova
Le BIOMASSE
ci aiuteranno a
ridurre i gas serra
e la dipendenza dal petrolio ?
Bruciare legno di castagno
per produrre elettricità,
è la scelta migliore per contrastare
l’aumento dei gas serra?
La combustione delle biomasse
produce inquinamento pericoloso per
la salute?
Inquinanti prodotti dalla
combustione di biomasse





Ossidi di azoto, polveri totali sospese,
ossido di carbonio (Johansson, 2003)
Polveri sottili (Johansson, 2003)
Formaldeide (Olsson, 2006)
Benzene( Shauer, 2001)
Idrocarburi policiclici aromatici (Kakareka
2005)

Diossine (Hubner, 2005; Lavric 2005)
Le domande della
Comunità Scientifica

Quali sono le popolazioni da studiare?

Sappiamo abbastanza, per stare tranquilli?
I primi studi sugli effetti ambientali e sanitari
prodotti dall’uso di biomasse per la produzione
di energia riguardavano esclusivamente i paesi
sotto-sviluppati:

Cina, Nepal…
Gli studi più recenti riguardano i paesi sviluppati:

Svezia, Svizzera, Canada, Nuova Zelanda, Stati
Uniti, Italia…
La maggior parte degli studi riguardano
usi domestici di “biomasse”
Molnar, P et al.
Combustione domestica di legna e
elementi in traccia su PM 2,5:
esposizioni personali, concentrazioni
interne ed esterne.
Atmosferic Environment, 2005, (39) 26432653
Riassunto



Le famiglie svedesi che utilizzavano legna
avevano una maggiore esposizione,
rispetto ai controlli, a zinco, rame, piombo,
manganese.
Esistono pochi studi sulla esposizione a
fumo di legna nella popolazione generale.
Ulteriori studi sono necessari.
Effetti sulla salute
Naeher LP.
Rassegna degli studi sugli effetti sanitari
del fumo di legna.
Inhal Toxicol. 2007
A partire dagli ultimi dieci anni,
compaiono studi finalizzati a valutare i rischi
ambientali associati
all’uso di biomasse
in impianti industriali,
in particolare,
in centrali termoelettriche.
Impatti ambientali da trattamenti
termici delle biomasse

Polveri fini e ultrafini


Polveri ultrafini secondarie
Idrocarburi policiclici aromatici
Fumi
 Ceneri


Diossine e furani
Fumi
 Ceneri

Polveri sottili da combustione
biomasse
Aerosol dalla combustione da biomasse.
Seminario Internazionale
Zurigo 2001
Aerosol dalla combustione da biomasse.
Seminario Internazionale
Zurigo 2001

Nanoparticelle
 La maggior parte delle particelle prodotte
dalla combustione del legno ha un diametro
compreso tra 0,030 e 0,3 micron

Emissioni da impianti tele-riscaldamento da 2-3
MWatt
 Dominano particelle tra 0,1 e 0,3 micron
 Concentrazioni: 60-200 milligrammi/metro
cubo
Lo stato dell’arte sull’emissione di
particelle da impianti di
teleriscaldamento a biomasse nel 2005


Sono necessarie ulteriori ricerche per valutare le
emissioni di polveri sottili prodotte dall’uso di
biocombustibili in base ai diversi tipi di caldaia,
di combustibili, di condizioni operative e di
efficienza dei sistemi di abbattimento.
Lo scopo deve essere la valutazione accurata
dell’impatto della combustione di biomasse sulla
salute umana e l’ambiente, l’ottimizzazione delle
tecnologie di combustione e una più efficace
rimozione delle polveri fini.
Wierzbicka A. 2005 Atmos Environ (39), 139-150
Emissioni di polveri fini ed ultrafini da
impianti di combustione
Politecnico di Milano
maggio 2009
I RISULTATI
numero di nano-particelle
per centimetro cubo di fumi emessi
nano-particelle/cm3
Caldaia a pellet
Caldaia a metano
24.000.000 52.000.000
meno di 4.500

Oltre al particellato fine ed ultrafine,
l’attezione dei ricercatori
si rivolge a micro-inquinanti organici che
si formano durante trattamento termico
delle biomasse e si trovano
assorbiti al particellato
 nelle ceneri pesanti
 nelle ceneri leggere

DIOSSINE E BENZOPIRENE
SONO INQUINANTI ORGANICI
CON RICONOSCIUTI EFFETTI
CANCEROGENI SULL’UOMO
E CON RICONOSCIUTA
INTERFERENZA
SUL SISTEMA ENDOCRINO UMANO
Fattori di emissioni
diossine e benzopirene(BaP)
quantità di inquinanti emessi in atmosfera
per ogni tonnellata di biomassa combusta
Fattori emissioni
diossine e benzopirene(BaP)
(quantità di inquinanti emessi in atmosfera per ogni tonnellata combusta)
Diossine
microgr. I-TEQ/t
BaP
milligr./t
Centrale a carbone
1
97,2
Inceneritore
Legno
53
0,7
8,5
85,4
(usi non industriali <2MW)
Legno
(usi industriali)
Ref: Pacyna JM 2003
50,9
Tutte le biomasse sottoposte a trattamenti
termici, producono un rifiuto solido:
CENERE

In quantità non sempre trascurabile
Ceneri

La combustione del carbone produce il
7% di ceneri

La combustione della paglia produce
ceneri, pari al 15 % in peso.
Ceneri

A Fornoli la combustione di castagno e
altri tipi di legno produrra’ ogni anno

5.500 tonnellate ceneri pesanti (3,7%)

1.200 tonnellate ceneri leggere (0,8%)
Ceneri

Non proprio inerti, come spesso si afferma

in assenza di controlli sulla concentrazione di
diossine, IPA, metalli pesanti
Tossicità delle ceneri
La concentrazione di
cadmio, cromo, rame, piombo, mercurio,
nelle ceneri leggere derivanti dalla
combustione di
quercia, faggio, abete
è superiore a quella riscontrabile nelle
ceneri volanti del carbone (Demirbas, 2005)
Alcune domande sull’impianto a
biomasse di Fornoli 1
E’ previsto e possibile
il recupero di calore
per il riscaldamento
domestico e/o per usi
industriali ?
Alcune domande sull’impianto a
biomasse di Fornoli 2
E’ stato stimato l’impatto
locale dovuto alla
movimentazione di biomasse
e di ceneri?
Alcune domande sull’impianto a
biomasse di Fornoli 3
Il nuovo impianto inquinerà
meno di quello “vecchio”?
Combustibili a confronto
consumi annuali
Vecchio impianto
Nuovo impianto
150.000 tonnellate cippato di castagno detannizzato e altro legno
Confronti
Relazione tecnica dell’Azienda, settembre 2009
Confronti
Dipartimento di energetica “L. Poggi” 31 gennaio 2010
Errare humanum est
L’inquinamento da polveri
peggiora
Confronto?
Quali emissioni avrebbe avuto
il “vecchio” impianto
se avesse utilizzato
solo metano
per la produzione di calore e elettricità
(cogenerazione)
e
se fosse stato dotato di
un nuovo impianto di trattamento fumi?
VANTAGGI ?
I conti giusti

Nel bilancio di gas serra dell’impianto di
fornoli bisogna calcolare
Il consumo di combustibili fossili per tagliare,
cippare e trasportare biomasse e ceneri
 I consumi di metano come combustibile
ausiliario
 Il tempo di bioaccumulo del carbonio nel
legno di castagno (decenni?)
 Usi alternativi del legno detannizzato

UNA TRAVE IN LEGNO,
AL POSTO DI
UNA TRAVE IN CEMENTO ARMATO




RIDUCE I CONSUMI DI ENERGIA DA FONTI NON RINNOVABILI
SEGREGA PER DECENNI LA CO2 ASSORBITA DALL’ALBERO
E’ TOTALMENTE RICICLABILE
NEL SUO CICLO DI VITA PRODUCE MENO INQUINAMENTO
I conti giusti

Nel bilancio ambientale bisogna calcolare
Le maggiori emissioni del trasporto di legna e
ceneri
 La formazione di polveri sottili secondarie
 La formazione di ozono per reazioni
fotochimiche di idrocarburi e ossidi di azoto

Altre domande sull’impianto a
biomasse di Fornoli
A FORNOLI SONO RISPETTATI
GLI STANDARD
DI QUALITA’ DELL’ARIA?
Altre domande sull’impianto a
biomasse di Fornoli
Come varierà la qualità dell’ambiente intorno
alla centrale,
con l’impianto a biomasse in funzione?
Altredomande sull’impianto a
biomasse di Fornoli
E’ stata valutata l’entità
dell’accumulo progressivo
nei terreni e nei vegetali
degli inquinanti persistenti
(idrocarburi policiclici, metalli pesanti, diossine)
prodotti nei 15-20 anni di ammortamento
dell’impianto?
Direttiva 96/62/CE
Gestione e qualità dell’aria ambiente
dei paesi dell’Unione.
Obiettivi
art. 1
“Mantenere la qualità dell’aria ambiente,
laddove è buona e migliorala negli altri
casi”
Emissioni giornaliere della nuova
centrale
(chili)
Ossidi di azoto
530
Ossido di carbonio
280
Anidride solforosa
156
Polveri
15
circa
Orografia complessa
Concentrazione massima di particolato
prevista da un modello matematico
Concentrazione massima di particolato
prevista da un modello matematico
E’ il modello giusto
per un’orografia
così complessa?
Ultima domanda sull’impianto a
biomasse di Fornoli
Senza gli incentivi dei
certificati verdi e dei CIP 6
la centrale a biomasse
sarebbe stata proposta?
E INFINE……
Esistono usi
delle biomasse e del legno detannizzato
meno impattanti
della loro “termovalorizzazione”?
Utilizzo del legno detannizzato
e degli scarti agricoli

Umidi

Compostaggio (ammendanti terreno)
 Digestione anaerobica (biogas, ammendanti)
Secchi


Laminati

Compostaggio (strutturanti)
Pellet - cippato (riscaldamento domestico)
Bio-raffinazione (etanolo…)
Gassificazione (liquidi e gas combustibili)



Digestore anaerobico
Ingresso
biomassa
Uscita fanghi
Uscita biogas
Trattamenti meccanico biologici
per la produzione di bio-gas
Gargazzone (Bz): 15.000 tonnellate di biomasse/anno


Polo per il trattamento anaerobico dell’umido, raccolto
con il “porta a porta”, e per il trattamento aerobico
(compostaggio) dei fanghi e di cippato di ramaglie.
Produce metano (elettricità + calore) e compost di
qualità
Compost prodotto dall’impianto
di Gargazzone
Bilancio annuale dell’ impianto
Biogas di Gargazzone

In ingresso
12.000 ton Umido
 2.500 ton Ramaglie


In uscita
5.000 ton compost
 1.200.000 metri cubi metano

1.140.000 kw di elettricità in rete
 1.100.000 kw elettricità autoconsumo
 3.200.000 kw termici (riscaldamento)




Tutti i sistemi di trattamento biologico delle
biomasse, a “freddo”, hanno impatti ambientali
inferiore ai trattamenti a “caldo”
La combustione del biogas (metano) ,per la
cogenerazione, ha un impatto inferiore a quello
prodotto dalla combustione della stessa
biomassa
Non ci sono rifiuti; invece delle ceneri, i residui
della fermentazione si trasformano in compost,
indispensabile per una sana produzione
agricoltura
Grazie per l’attenzione
E per saperne di più:
http://federicovalerio.splinder.com
http://web.me.com/federico.valerio/Federico_Valerio/Benvenuto.html