Fase di inventario

2.2.1 Produzione agricola del feedstock

L’inventario dei GHGs della fase agricola, è stato redatto su dati sperimentali relativi al primo triennio di coltivazione dell’Arundo donax nell’azienda sperimentale Torre Lama (Bellizzi, 40°37’N, 14°58’E, 30 m s.l.m.) (Tabella 1), assumendo per la coltivazione del feedstock su scala regionale, il recupero di terre marginali abbandonate, non coltivabili con profitto a fini alimentari. Per la descrizione delle caratteristiche pedo-climatiche del sito

sperimentale consultare Zucaro et al. (2014). L’analisi della Cf è stata effettuata in riferi-

mento alla resa al terzo anno (30 tss ha-1 a-1), come stima preliminare di produttività media,

considerando che la produzione può crescere fino al 3°-5° anno di coltivazione (Fagnano et al., 2010), per poi mantenersi costante e mostrare flessioni solo a partire dal sesto-nono anno (Fagnano et al., 2010; Angelini et al., 2009). Inoltre, in accordo con Fazio & Monti (2011) e Bessou et al., (2013), il peso ambientale dell’allestimento e del fine vita della col- tivazione è stato debitamente inventariato e suddiviso sull’intero tempo di vita dell’impianto (15 anni) (Figura 1, Tabella 1).

Data input Quantità

Preparazione letto di semina

Aratura e ripuntatura - diesel 12 L ha-1

Fertilizzazione alla semina (P2O5 comesuperfosfato triplo) 150 kg ha -1

Fertilizzazione alla semina (K2O come soltato di potassio) 150 kg ha -1

Fase di allestimento della coltura

Impianto dei rizomi* - diesel 12 L ha-1

Irrigazione di soccorso 560 m3 ha-1

Irrigatore mobile a tubazione flessibile- diesel 26 L ha-1

Pratiche di mantenimento (per ciascuna annata):

Fertilizzazione alla ricrescita vegetativa (N come urea al 46%) 120 kg ha-1

Spandi fertilizzante combinato - diesel 5 L ha-1

Raccolta (per ciascuna annata):

Falciatrinciacaricatrice - diesel 66 L ha-1

Trattrice+ Dumper - diesel 26 L ha-1

Eradicazione finale:

Falciatrice+Irroratrice+Scavaraccoglipatate+erpice-diesel 149 L ha-1

Glifosato (come Roundup) 2,72 kg ha-1

Output: Biomassa raccolta (s.s.): 10 t ha-1 (I) 20 t ha-1 (II) 30 t ha-1 (III)

*10.000 rizomi ha-1. Specifico modulo di produzione rizomi allestito in SimaPro sulla base di dati primari inerenti macchi- nari e consumi di diesel per le fasi di espianto (scavaraccoglipatate, 70 L ha-1), raccolta e trasporto (trattrice+ dumper (2,18 L ha-1) e taglio dei rizomi con sega a nastro (3,14 L ha-1).

Tabella 1: Input ed output annessi alle differenti fasi agronomiche del primo triennio di coltivazione dell’Arundo donax. In grigio, le fasi adeguatamente spalmate sull’intero lifetime della coltivazione

Di seguito vengono dettagliate le emissioni locali dirette (ELD) di GHGs dal campo a se- guito degli input agronomici, per le quali si è proceduto con un calcolo quanto più rappre- sentativo possibile delle condizioni sito-specifiche.

- Emissioni biogeniche dirette ed indirette di N2O dal suolo.

Per la stima delle emissioni dirette di N2O a seguito dell’applicazione di urea e del reinte-

gro dei residui colturali al suolo, sono stati utilizzati EF% sperimentalmente ricavati, per colture di mais nell’azienda sperimentale Torre Lama, a seguito dell’applicazione di urea in regime di aratura minima (EF%= 0,67) e del reintegro di N al suolo mediante sovescio (EF%=0,65) (Fierro, Forte, 2012). L’effetto della sostituzione del fattore di default dell’IPCC è stato poi valutato mediante analisi di sensitività. Per le emissioni indirette di

N2O (Nemeck, Shnetzer, 2011), si sono assunte emissioni di NH3-N, pari al 15% dell’azoto

apportato al suolo con il fertilizzante ureico, e lisciviazione di nitrati nulla per le annate successive a quella di impianto (seguendo l’impostazione concettuale del modello SALCA-

NO3-,dati non mostrati).

- Emissioni di CO2 (fossile, post applicazione di fertilizzante ureico).

Seguendo Nemeck & Shnetzer (2011), le emissioni dirette di CO2 sono state calcolate as-

sumendo un rilascio di 1,57 kg di CO2 fossile per ogni kg di urea-N.

- Sequestro di CO2 atmosferica nel carbonio organico del suolo.

L’analisi della Cf è stata implementata attraverso stime dirette di soil carbon storage SCS,

in parcelle coltivate ad Arundo all’interno della stessa azienda sperimentale con manage- ment similare (assenza di irrigazione e fertilizzazione annuale con 100 kg di urea-N). Il SCS a breve termine (dopo i primi tre anni di coltivazione) nello strato superficiale di suolo

(0-20 cm), è risultato pari a 0,75 t Corg ha-1 (digestione con acido cromico), con conse-

guente sequestro annuo (assumendo un trend lineare di incremento) di circa 0,92 t CO2

2.2.2 Lavorazione industriale del feedstock

L’inventario dei GHGs annessi alla fase di lavorazione industriale è stato compilato sulla base di dati primari sperimentali (segretati) da tecnologie di seconda generazione per la conversione di materiale lignocellulosico ad etanolo, sulla base della best composition di

Arundo in cellulosa, emicellulose e lignina, selezionata per tali tecnologie.

I processi analizzati consentono la conversione della biomassa in etanolo con rese eleva- te; inoltre la combustione in cogenerazione dei sotto-prodotti non convertiti sopperisce ai fabbisogni energetici (di elettricità e calore per la produzione di vapore) dell’intera filiera, con un surplus di produzione elettrica ceduta alla rete (Figura 1).

I dati primari sono stati utilizzati per adattare il modulo di produzione di etanolo lignocellu- losico del database EcoInvent “Ethanol 99,7%, from wood biomass”. Nel rispetto del con- cetto di filiera corta per le biomasse a fini energetici (DM 2 marzo 2010, DL 1 ottobre 2007, n.159), si è assunta una distanza max di 70 km dai campi all’impianto di produzione (con autocarri da 20-28 t).

2.2.3 Fase di miscelazione e rifornimento ai punti di distribuzione

Per la fase di recapito del bioetanolo dall’impianto ai punti di distribuzione, si è assunta una distanza media di 150 km, per coprire l’approviggionamento sul territorio regionale (mix di trasporto su rotaia ed autocarro). La miscelazione con benzina, per la produzione di E85, è stata assunta effettuata nei punti di distribuzione (splash blending). Per tale fase e per le operazioni di rifornimento dei veicoli, si è fatto riferimento a moduli specifici in EcoInvent v. 2.02.

2.2.3 Fase di utilizzo del blend E85 in veicoli flexible fuel

Per la stima dei GHGs generati dall’utilizzo del blend E85 in un veicolo flexible fuel, il mo- dulo “Operation, passenger car Euro 3” è stato adattato in funzione dei quantitativi (kg) di E85 e della potenza erogata al motore da tale blend (MJ) per km (Gnansounou et al., 2009), modificando le emissioni di scarico in accordo a Grahm et al., (2008) ed al bilancio del carbonio (Tabella 2).

3. Risultati e discussione

Gli impatti annessi all’utilizzo di un veicolo flexible fuel E85 (Figura 2), sono risultati equa- mente distribuiti fra la fase di approvvigionamento del blend (52%) e la fase di utilizzo del veicolo (48%) con annesse emissioni di scarico, per la quasi totalità (99,6%) ascrivibili

all’emissione di CO2 fossile dalla combustione della quota di petrolio presente nel blend;

trascurabile è apparso il peso della fase di miscelazione e delle operazioni di rifornimento ai punti di distribuzione (0,24% del C footprint totale).

Nel dettaglio (Figura 2), in merito all’approviggionamento del carburante E85, è la fase di produzione agricola del feedstock a contribuire maggiormente (40%), seguita dalle fasi di trasporto delle biomasse (dai campi all’impianto di produzione) e dell’etanolo (dall’impianto ai punti di distribuzione), e dalle emissioni annesse alla fase di lavorazione industriale, nel-

lo specifico pressocchè in toto riconducibili ad N2O prodotto dalla combustione in cogene-

razione delle frazioni residuali di biomassa non convertita ad etanolo (trascurabile la quota

C biogenico g C MJ-1 Input

C nella biomassa in ingresso all’impianto a 48

Output

Trasformazione industriale dell’input a:

Fase di fermentazione