(analisi di Gabriele Bollini, commenti di Francio e Mauro Romanelli, un doc da Greenreport, si veda anche "Proliferazione di progetti di teleriscaldamento" di Massimo Cerani nella colonna Ultimi Documenti)
SULLE BIOMASSE AD USO ENERGETICO OVVERO LE FILIERE AGROENERGETICHE
Gabriele Bollini, Rete Lilliput e Rete di Economia Solidale....Le biomasse sono da considerarsi una fonte rinnovabile? E come incidono sui cambiamenti climatici (produzione di CO2)?
Le biomasse utilizzabili a fini energetici per essere considerate fonti energetiche rinnovabili (FER), a differenza delle altre FER (eolico, solare, idroelettrico, ecc.) che lo sono di per se (per natura), devono soddisfare determinate caratteristiche di ecosostenibilità nella loro produzione e utilizzo. Le filiere agroenergetiche da promuovere in quanto ecosostenibili devono essere corte (nello spazio) e brevi (nel tempo), devono garantire un bilancio energetico positivo e di produzione complessiva di CO2 negativo o nullo, non devono prescindere dal contributo che le buone pratiche agricole possono dare alla fissazione al suolo del carbonio, alla lotta alla desertificazione e all’erosione, al processo di graduale sostituzione dei concimi chimici e al miglioramento della qualità dei suoli, mediante, ad esempio, l’uso in agricoltura di ammendanti prodotti dal compostaggio delle biomasse ad elevata umidità. Ma non essendoci al momento normativa, direttive, circolari o quant’altro da assumere a riferimento, che ne stabiliscano obbligatoriamente queste caratteristiche, si pone, per chi si trova a valutare l’autorizzabilità di determinati progetti che prevedono il loro sfruttamento, il problema di come considerare questi criteri di ecosostenibilità. Criteri che rappresentano, come già detto, una sorta di spartiacque per la classificabilità delle biomasse fra le FER. C’è la consapevolezza nel nostro operato che i suddetti criteri in assenza di un qualche documento normativo, non possano di fatto essere considerati “prescrittivi” e vincolanti , e tutt’al più possono al massimo essere considerati non altro che direttive, indirizzi, raccomandazioni, nelle more di un qualche atto nazionale e/o regionale che li assuma come invarianti del sistema e delle filiere agroenergetiche. Le biomasse sono da considerarsi una fonte rinnovabile? E come incidono sui cambiamenti climatici (produzione di CO2)? Le biomasse vanno considerate rinnovabili se quanto viene sottratto all’ambiente naturale o agricolo corrisponde a quanto nuovamente sarà riprodotto: in un anno è possibile togliere all’ambiente tanti quintali di biomassa, quanti in quell’anno l’ambiente riprodurrà o naturalmente o artificialmente (coltivazioni agricole o riforestazione). Per il bilancio della CO2 teoricamente, se tanti sono i quintali che si bruciano quanti quelli che si riproducono annualmente, la CO2 prodotta dalla combustione sarà circa uguale a quella inglobata dalle piante, grazie alla fotosintesi. Tuttavia, se consideriamo che le coltivazioni (erbacee o arboree) richiedono l’impiego di fertilizzanti chimici di sintesi e fitofarmaci, oltre a macchine agricole, pompe per l’irrigazione e trasporto dei prodotti, ciò significa che sono necessarie grandi quantità di energia di origine fossile che produce CO2. Pertanto il bilancio non è più in equilibrio, perché vi è una produzione netta di CO2 a causa dell’impiego di energia fossile, non rinnovabile: le biomasse utilizzabili devono dunque essere o naturali o prodotte biologicamente. L’industrializzazione dell’agricoltura ha aumentato in media di 50 volte il flusso di energia rispetto all’agricoltura tradizionale. Pertanto, per esempio, il sistema agricolo statunitense consuma dieci volte più energia di quanta ne produca sotto forma di cibo o, se si vuole, utilizza più energia fossile di quella che deriva dalla radiazione solare. Considerando solo la produzione dei fertilizzanti, va detto che servono circa due tonnellate di petrolio (in energia) per produrre e spargere una tonnellata di concime azotato. In Italia, secondo una ricerca dell’ENEA compiuta nel 1978-79, tenendo conto del rendimento energetico relativo alla sola produzione, risultò che il rapporto fra l’energia ricavata dal raccolto (output) e l’energia necessaria a produrre il medesimo raccolto (input) era in molti casi 1 Biomassa è un termine che riunisce una gran quantità di materiali, di natura estremamente eterogenea. Con alcune eccezioni, si può dire che è biomassa tutto ciò che ha matrice organica. Sono da escludere le plastiche e i materiali fossili che, pur rientrando nella chimica del carbonio, non hanno nulla a che vedere con quei materiali organici che si riproducono naturalmente in modo ciclico (rinnovabili). Le biomasse possono essere costituite dai residui delle coltivazioni destinate all’alimentazione umana o animale, da piante espressamente coltivate per scopi energetici (produzione di biodisel o alcol), da residui forestali, da scarti di attività industriali (come i trucioli di legno), da scarti delle aziende zootecniche o dalla parte organica dei rifiuti urbani. inferiore ad uno ed è ragionevole pensare che tale rapporto sia peggiorato nel corso degli ultimi25 anni. Bilancio energetico positivo e produzione di CO2 negativa L’utilizzo a fini energetici delle biomasse è consentito a condizione che siano rispettati i criteri di efficienza energetica. Bisogna calcolare in modo completo il contributo delle diverse fonti di energia che concorrono al processo produttivo (input), dalla coltivazione al consumo finale (ad esempio carburanti per trasporti, fertilizzanti, energia elettrica, manodopera …) e la quantità di energia che se ne ricava (output). Il valore positivo del rapporto output/input si ha quando l’energia solare immagazzinata e poi liberata (output) è maggiore di quella proveniente da fonti non rinnovabili utilizzata lungo tutto il processo produttivo (input). Se il saldo energetico è positivo dovrebbe essere pari o negativo quello della produzione di CO2; ma qui entra in gioco la variabile tempo. L’anidride carbonica fissata nei combustibili fossili in processi durati milioni di anni, viene liberata in atmosfera nello spazio brevissimo della combustione degli stessi. È questo che ne provoca l’accumulo in atmosfera e causa l’effetto serra. La CO2 prodotta nella conversione di biomasse viene utilizzata nel processo di fotosintesi per la produzione di nuova biomassa e non contribuisce agli effetti negativi sul clima. È chiaro però che la conversione della biomassa in energia deve essere compatibile con i ritmi naturali, e il tempo dalla coltivazione al consumo finale deve essere il più breve possibile: ad esempio un conto è utilizzare biodisel o bioetanolo proveniente da una coltura che ha bisogno di soli pochi mesi di coltivazione, tutt’altro conto trasformare foreste centenarie – quindi con cento anni di CO2 fissata – in legna da ardere. Di qui la terminologia di ciclo breve nel tempo. Ciclo corto (nello spazio) e breve Nell’ambito delle fonti energetiche rinnovabili derivate da processi produttivi agricoli è necessario fare una precisa distinzione fra le produzioni espressione dei filiere produttive locali e le produzioni energetiche rinnovabili con biomasse o concentrati di esse con provenienza estera. Pur essendo ambedue no fossil – e quindi con emissioni di CO2 pari a zero – non si può riconoscere agli impianti bioenergetici che si approvvigionano all’estero la stessa valenza ambientale delle produzioni locali. E questo per due motivi: il primo, di carattere strettamente ambientale, è che i già risicati margini del bilancio energetico vengono fortemente ridotti o azzerati con i trasporti; il secondo, non meno importante, è di carattere etico: questi processi intensificano la rapina delle risorse agricole del sud del mondo e sottraggono alle produzioni alimentari enormi quantità di terreno in aree dove fame e sottonutrizione sono ancora presenti. Circoscrivere il raggio in cui reperire la biomassa necessaria all’alimentazione dell’impianto, ha lo scopo di rendere la biomassa a tutti gli effetti una fonte energetica rinnovabile e sostenibile. E’ di facile comprensione infatti, che il beneficio dovuto al bilancio nullo di emissioni di CO2 della biomassa ad uso energetico può essere vanificato dall’apporto delle emissioni di CO2 generate dal trasporto della biomassa fino all’impianto, in maniera più o meno significativa a seconda della distanza di origine delle biomasse medesime e del combustibile usato per il trasporto. Detta condizione ovviamente è tanto più delicata e gravosa per le emissioni di CO2 nel caso in cui ci si avvalga di mezzi di trasporto alimentati a combustibili fossili, mentre si alleggerisce nel caso in cui i mezzi di trasporto fossero alimentati a bio-combustibili. Le garanzie tra gli attori della filiera Le filiere agroenergetiche devono fondarsi sulla figura dell’agricoltore che non può essere solo un attore tra i tanti, e cioè l’anello iniziale della lunga catena che porterà alla produzione di energia, ma deve essere un protagonista di tutta la filiera, anche sotto il punto di vista dei redditi garantiti dalla riconversione energetica delle sue colture. Le colture bioenergetiche non hanno un mercato diffuso in grado di sostenere iniziative imprenditoriali slegate da un preciso e organizzato processo e flusso di filiera. Come tutte le colture destinate alla trasformazione industriale devono essere contrattualizzate con appositi accordi interprofessionali. In particolare gli impianti di combustione devono essere vincolati ad un preciso e dimostrabile accordo di filiera locale con i produttori. Senza di ciò la nascita di un impianto di generazione o di cogenerazione finirà per essere utilizzato per bruciare biomasse prodotta altrove, vanificando tutti i benefici ambientali in termini di emissioni complessive di gas di serra derivanti dal loro uso energetico. Va infine esclusa categoricamente l’ipotesi di utilizzare gli impianti a biomasse per bruciare anche i rifiuti, la cui parte non biodegradabile non figura tra le fonti rinnovabili secondo quanto previsto dalla direttiva europea 2001/77/CE. A mo’ di esempio: per quanto riguarda il calcolo delle superfici occorrenti per il mantenimento di un impianto a biogas da 1,4 MW. Atteso che la produzione di biomassa complessiva, necessaria per alimentare in un anno tale impianto è pari a 30.000 ton. di insilati di cereali, si ritiene che per quanto riguarda la produzione di insilati di mais si dovrebbe calcolare la resa unitaria non tanto sui 690 q.li ad ettaro, ottenibili solo con il ricorso alla pratica irrigua così come proposto dal richiedente, ma in coltura asciutta. Questo in quanto da un punto di vista della sostenibilità ambientale la produzione di energia da fonti rinnovabili deve essere perseguita utilizzando o i sottoprodotti/scarti delle produzioni agricole o nel caso di coltivazioni dedicate, apportando i minori “inputs” energetici possibili. Pertanto calcolando una produzione media di 550 q.li/ha di insilati in coltura asciutta il fabbisogno complessivo di terreni per garantire le 30.000 ton necessarie all’anno sono stimabili in 545 ettari anziché i 430 ettari come indicato in alcuni casi pratici. Dovendo l’azienda Tal dei Tali garantire almeno il 50,1% di produzione propria, la superficie minima che annualmente tale azienda dovrà investire, per ottenere la materia prima occorrente, non potrà essere inferiore a 275 ettari. Superficie questa che dovrà inoltre essere accompagnata da un minimo di rotazione dei terreni al fine di evitare problemi di natura agronomica (stanchezza dei terreni, rese, apporti di inputs chimici ecc.); la rotazione dovrà essere effettuata alternando la stessa coltura sullo stesso terreno ogni tre anni e questo pertanto comporta la disponibilità, sempre in capo all’azienda stessa di una superficie di almeno 825 ettari. A queste si aggiungono anche considerazioni in merito all’area di reperimento delle biomasse che non può essere superiore ad una superficie di raggio 25Km circa (vedi alcuni piani energetici provinciali che hanno trattato la materia). In sostanza e in conclusione, lo sviluppo di filiere agricole non food a fini energetici, deve attuarsi attraverso la messa a punto di un sistema normativo nazionale e/o regionale che assicuri che le produzioni agricole portino reali benefici al bilancio energetico ed ambientale complessivo, mirando ad una effettiva riduzione di CO2 e salvaguardando specie ed habitat dalle minacce rappresentate dalla possibile introduzione di colture transgeniche.Commenti
scritto da msirca, aprile 28, 2007
(da francio)
FINALMENTE qualcuno che la dice pulita sulle biomasse
Sono da sempre contrario all'utilizzo delle biomasse, che tra l'altro ricorda molto da vicino quello degli idrocarburi, considerando che questi sono appunto di origine fossile vegetale, fornendo quantitativi di energia maggiori grazie ai molto maggiori tempi di fissaggio e "digestione" della CO2.
In qualità di fisico credo che da un punto di vista della conservazione dell'energia le biomasse siano una grande bufala, economicamente vantaggiose per i produttori agricoli e facili da realizzare e gestire.
ma è innegabile che da sempre la combustione della legna è un processo a basso rendimento energetico, rispetto all'inquinamento che produce e all'energia che "consuma".
La inadeguatezza della definizione di fonte rinnovabile per le biomasse si dedice appunto dall'analisi energetica TOTALE: non bisogna
considerare solo i bilanci di CO2 o di acqua o di irraggiamento, bensì tutto il ciclo di vita del vegetale, della combustione, del terreno che subisce la coltura. Ormai è arcinoto che l'agricoltura impoverisce il terreno, a meno che i suoi tempi siano assimilabili a quelli naturali, cioè ordini di grandezza superiori rispetto ai ritmi di prduzione
agricola in considerazione, e questo basta per i profani della matematica per capire che una coltura a biomassa non è conservativa e rischia anzi di essere molto dannosa per il terreno e per la gestione della biodiversità. In pratica si ripropone l'annoso problema della destinazione del terreno all'agricoltura, che, basandosi su un criterio solo caso per cui salverei la combustione del legno è per la gestione del sottobosco (la pulizia del sottobosco produce "rifiuti" vegetali), anche se comunque la degradazione naturale delle stesse
quantità di materia verde produce nei processi di fermentazione e putrefazione sicuramente più energia che non la combustione, ma per l'uomo sfruttare tali processi e siffatti microscopici quantitativi di
energia chimica "sparsi" nel materiale organico in decomposizione è molto difficile.
In pratica non mi resta che mettere in guardia anch'io dall'uso delle biomasse, ripeto: facile per i politici e per gli imprenditori agricoli, e continuare a sostenere la decrescita felice!!!
scritto da msirca, aprile 28, 2007
Sono d'accordo, parzialmente.
E' vero che sulle biomasse si deve porre attenzione, stanno nascendo impianti ad olio di palma, che sono la quintessenza dell'insostenibilità, e si cerca di includere nelle biomasse la parte organica dei rifiuti, per rifilarci di nuovo dalla finestra
l'incenerimento incentivato con certificati verdi ...
Ma piccoli impianti per la gestione ad esempio di scarti di agricoltura, o ripulitura del sottobosco, nelle aree montane, potrebbero essere preziosi elementi di autonomia energetica delle comunità locali.
Sull'agricoltura dedicata ... vero che probabilmente dal punto di vista fisico non è il top, ma cerchiamo di non peccare di astrattezza, ... ci sono anche aspetti politici ... l'agricoltura è un fatto sociale, è presidio del territorio, e sappiamo quanta gente ci ha campato con un sistema di incentivazione abnorme che fortunatamente è finito ... non si può però tutto ad un tratto abbandonare i campi e mandare le persone
per strada ... quindi se le agrienergie sono una fase di transizione io le preferisco comunque alle centrali a carbone, agli inceneritori o ai rigassificatori, e d'altro canto preferisco un'azienda agricola che si
converte alle agrienergie piuttosto che perseveri in produzioni di agricoltura o allevamento intensivo tradizionale, energivore e dannose per la salute ...
Certamente, al primo posto tra le energie rinnovabili rimangono sole e vento, su questo non ci piove, e su questo è bene che le idee della gente siano chiare.
mauro romanelli
scritto da ***, maggio 05, 2007
ma mi spiegate perchè parlate (anche voi in qualche documento) di bilancio zero riguardo la CO2, quando si parla di incenerire legno vergine? LE PIANTE DA VIVE HANNO SVOLTO LA FUNZIONE CLOROFILLIANA, è vero, ma al momento che vengono bruciate, considerando il continuo aumento delle emissioni nell'aria da molteplici fonti e camini, da quel preciso camino dell'inceneritore o cogeneratore che dir si voglia, ammesso che si bruciasse anche solo legno vergine, mi dite che cosa esce esattamente? E questo che esce allora, sarebbe in aggiunta o in sottrazione a quanto immesso in quel momento in atmosfera?
scritto da **, maggio 06, 2007
Biomasse, dopo il conto energia il conto bio-energia?
di David Chiaramonti
Il successo dell’introduzione del Conto Energia nel settore fotovoltaico stimola una riflessione: è possibile proporre un “Conto BioEnergia” per piccoli generatori a biomassa? Quali differenze e ricadute si potrebbero avere rispetto al fotovoltaico? Quanto sarebbe efficace nell’usare le risorse assegnate? Quali tecnologie potrebbero beneficiarne, e quali taglie di impianto potrebbero essere considerate? La semplificazione connessa al sistema Conto Energia, assieme alla certezza della redditività dell’investimento per un tempo definito, sono elementi essenziali per promuovere i micro-impianti, di qualunque tecnologia essi siano. Ha dunque senso, in analogia a quanto avviene in altri Paesi Europei, valutare la possibilità di introdurre questo meccanismo anche per fonti diverse da quella solare. Trattandosi di micro-impianti, la tecnologia dell’uso dell’olio vegetale puro appare oggi realisticamente quella più idonea a beneficiare di un ipotetico Conto BioEnergia. L’olio puro permette infatti di ridurre la taglia di impianto a dimensioni pressoché domestiche, contrariamente all’uso della biomassa solida che richiede tipicamente dimensioni di impianto superiori. Per il Conto BioEnergia si potrebbero ad esempio considerare impianti inferiori a 50 kW, in cogenerazione. L’uso della biomassa, rispetto al fotovoltaico, permetterebbe una serie di ricadute positive che potremmo riassumere nei seguenti punti: • Minori costi specifici di investimento (attorno ai 4000 €/kW) rispetto alla tecnologia fotovoltaica, anche a taglie molto piccole. • Generazione combinata di energia elettrica e calore anziché solo energia elettrica: trattandosi di microimpianti, la possibilità di intercettare una domanda di calore – anche semplicemente residenziale - lungo l’arco dell’anno aumentano significativamente • Maggior energia prodotta per anno (ore di funzionamento tipiche a pieno carico: 5-6000 ore/anno) a parità di potenza installata. • Utilizzo di risorse prodotte localmente: trattandosi di piccoli impianti distribuiti sul territorio, questi sarebbero i destinatari ideali del prodotto di una vera “filiera corta”, con centri di produzione di olio presso gli agricoltori e distribuzione dello stesso agli utenti finali, mentre il frantoio valorizzerebbe il panello. Il costo del combustibile si tradurrebbe quindi in benefici socio-economici per le comunità locali. • Protezione del territorio, proveniente dalle attività agricole connesse alla produzione del combustibile, e quindi protezione del paesaggio grazie al mantenimento di coltivazioni tradizionali a rischio di abbandono. Tali elementi aggiungerebbero dunque valore alle risorse destinate a questo meccanismo. Ma quanto potrebbe essere un ipotetico valore da assegnare al kWh elettrico prodotto in questi microimpianti? Proviamo a svolgere un confronto tra 5 kWp di origine fotovoltaica, supportati secondo il Conto Energia ed installati a Roma (con impianto parzialmente integrato), e 5 kW da olio vegetale (che genererà anche una decina di kW di calore in cogenerazione). Nell’arco dell’anno l’impianto fotovoltaico produrrebbe circa 7000 kWh, che valorizzati a 0.42 €/kWh significano un contributo pari a 2940 €/anno. Il generatore a biomassa, assumendo un funzionamento pari a 6000 ore (contro le circa 1400 ore equivalenti dell’impianto fotovoltaico), produrrebbe invece 30000 kWh elettrici e 60000 kWh termici. In termini energetici, all’incirca 4,3 volte in più del fotovoltaico. Assumendo di riconoscere, ad esempio, 0,3 euro/kWh a questa energia da biomassa, il contributo assegnato dal Conto Bioenergia all’impianto sarebbe quindi pari a 9000 €/anno. Questo contributo dovrebbe essere sufficiente per rendere l’investimento interessante, con un tempo di ritorno pari a circa 2.5 anni, assumendo di utilizzare l’intera energia elettrica in autoconsumo e valorizzare solo il 50 % dell’energia termica disponibile. Ovviamente però la maggiore quantità di energia prodotta determinerebbe un maggior esborso del Conto Bioenergia (9000 €/anno contro i 2940 €/anno del fotovoltaico), pur a fronte di una valorizzazione inferiore del kWh da biomassa rispetto a quello fotovoltaico, Ipotizziamo allora, a titolo di esempio, di disporre di 1 M€/anno di risorse da assegnare: la valorizzazione di queste risorse nel settore bioenergetico significherebbe una produzione di 3.3 MWh, contro 2.3 MWh da fotovoltaico. In altri termini, a parità di risorse assegnate al programma si generebbe un 40 % di energia in più dai micro-cogeneratori a biomassa (oltre alla generazione di calore). Un significativo impatto in termini di emissioni evitate, oltre ai numerosi benefici precedentemente elencati. Il valore che abbiamo indicato per l’ipotetico Conto Bioenergia è un primo valore ipotizzato nell’ambito di simulazioni nel progetto LIFE-VOICE. Questo richiede indubbiamente un approfondimento, in quanto dipendente da numerosi fattori (costo di investimento, funzione della tecnologia, costi di connessione, costi delle infrastrutture accessorie quali stoccaggio del combustibile e stoccaggio termico). Certamente però l’introduzione di un tale meccanismo potrebbe essere estremamente efficace sotto numerosi aspetti, e promuovere il decollo della microgenerazione a biomassa e delle attività di filiera ad essa connesse.
*Docente e ricercatore del Renewable Energies Crear presso il dipartimento di Energetics "Sergio Stecco" della facoltà di Ingegneria dell´Università di Firenze
