Impatti valutat

Gli impatti valutati (ILCD mid-point - Wolf et al., 2012) sono: riscaldamento globale o climate change (CC), assottigliamento dello strato di ozono (OD),

tossicità umana – effetto cancerogeno (HTc), tossicità umana effetti non

cancerogeni (HTnoc), formazione di polveri sottili (PM); formazione ossidanti fotochimici (POF), acidificazione terreste (TA), eutrofizzazione acque dolci (FE), eutrofizzazione terrestre (TE) eutrofizzazione marina (ME), ecotossicità delle acque dolci (FEx), consumo di risorse minerali, fossili e rinnovabili (MFRD).

3. Risultati

I risultati ottenuti (Figura 1) evidenziano una grande variabilità tra i diversi impianti; per il CC si passa da impianti con valori inferiori a zero (beneficio per l’ambiente) ad altri con un’emissione di GHG prossima a quella dell’elettricità prodotta in Italia (Tabella 2).

Gli impianti alimentati con insilati di cereali presentano impatti più alti di quelli

alimentati con reflui e, per categorie di impatto come l’acidificazione e le

eutrofizzazioni, sensibilmente superiori al mix elettrico Italiano.

L’analisi dei contributi evidenzia che dove sono utilizzati insilati la loro produzione è responsabile della maggior parte dell’impatto per OD, PM e MFRD ma soprattutto per TA, FE, TE e ME.

Inoltre: (i) le emissioni derivanti dallo stoccaggio del digestato sono importanti per CC (> del 55% delle emissioni di GHG, principalmente a causa dell’emissione di metano e protossido di azoto), per PM e per TE (soprattutto a causa dell’emissione di ammoniaca); (ii) la costruzione, la manutenzione e lo smaltimento dei digestori e del motore CHP hanno un impatto ridotto su tutte le categorie valutate ad eccezione di HTc (dal 30 al 45% dell’intero impatto con i valori più alti negli impianti piccoli) e del MFRD; (iii) le emissioni di inquinanti nei gas di scarico del motore rappresentano il maggior hotspot per HTnoc (dal 60 al 65% dell’intero impatto) ma sono irrilevanti per le altre categorie di impatto eccetto che per il POF (7-10%); (iv) il consumo di altri materiali all’impianto di biogas rappresentano circa il 40% del OD (principalmente a causa del consumo di elettricità) ma hanno un ruolo minore per le altre categorie di impatto valutate; (v) le perdite di metano rappresentano circa il 20% del CC.

Tabella 2: Impatto ambientale dell’elettricità prodotta nei 4 impinati di DA analizzati e del mix elettrico italiano

Categoria

d'impatto Unità

Impianto di biogas Mix

elettrico ITA 1 2 3 4 CC kg CO2 eq 0,555 0,208 -0,363 -1,432 0,651 OD kg CFC-11 eq 1,18·10-8 1,03·10-8 1,02·10-8 6,94·10-9 5,76·10-8 HTc CTUh 5,38·10-9 4,92·10-9 5,48·10-9 4,40·10-9 4,99·10-9 HTnoc CTUh 8,08·10-8 7,62·10-8 8,15·10-8 7,21·10-8 1,18·10-8 PM g PM2.5 eq 0,189 0,161 0, 142 0,046 0.226 POF g NMVOC eq 0,807 0,554 0,298 -0,42 1,68 TA molc H+ eq 0,0069 0,0058 0,0051 0,0012 0,0035 TE molc N eq 0,030 0,025 0,021 0,004 0.006 FE kg P eq 3,28·10-5 1,95·10-5 2,52·10-5 5,58·10-7 6,52·10-7 ME g N eq 0,802 0,355 0,701 0,114 0,510 FEx CTUe 2,785 2,687 1,756 0,092 0,144 MFRD kg Sb eq 1,23·10-6 1,04·10-6 1,07·10-6 5,35·10-7 3,31·10-7

Figura 1: Impatto ambientale dell’elettricità prodotta nei 4 impianti di biogas 3.1. Possibili strategie di mitigazione

Due strategie di mitigazione sono state valute. La prima prevede la copertura delle vasche di stoccaggio del digestato mentre la seconda comporta la valorizzazione di quote crescenti del calore cogenerato e disponibile al netto degli autoconsumi. Nel dettaglio la copertura delle vasche di stoccaggio del digestato tramite una ulteriore cupola gasometrica riduce le emissioni (-80%) di

CH4, NH3 e N2O (Edelmann et al., 2011; Fusi et al., 2016) rispetto alla vasca

aperta. La valorizzazione del calore disponibile, invece, evita la produzione della medesima energia termica in caldaie domestiche alimentate a gas naturale, generando un credito per il processo di digestione anaerobica. A tal fine, considerando che il completo sfruttamento del calore in eccesso è complicato dal fatto che la sua disponibilità presenta una stagionalità opposta rispetto a quella delle principali utenze termiche in agricoltura (es. riscaldamento serre e porcilaie, essiccazione di foraggi e granella) è stato, prudenzialmente, valutato il beneficio ambientale derivante dalla valorizzazione del 25% e del 50% dell’energia termica disponibile.

In Tabella 3 e Tabella 4 sono riportati i risultati per le due strategie di mitigazione considerate. La copertura degli stoccaggi comporta considerevoli benefici per CC, OD, POF, TA, TE e ME. In particolare per CC, l’impatto dell’impianto A è dimezzato, quello dell’impianto B diventa negativo mentre per gli impianti C e D, che già mostravano valori inferiori a zero, si ha un aumento del beneficio ambientale.

Tabella 3: Riduzione dell’impatto ambientale legato alla copertura delle vasche di stoccaggio del digestato

Categoria di Impatto Impianto di biogas A B C D CC -47,8% -127,4% -72,6% -18,2% OD -17,4% -19,8% -18,6% -24,2% HTc 1,0% 1,1% 4,5% 10,1% HTnoc -0,1% -0,1% 0,3% 0,8% PM -10,1% -11,9% -12,1% -33,0% POF -15,9% -23,1% -40,4% -26,8% TA -9,9% -11,7% -13,5% -56,8% TE -8,9% -10,6% -12,4% -63,2% FE 0,0% 0,1% 0,2% 13,1% ME -4,3% -9,6% -4,6% -25,7% FEx -0,1% -0,1% 0,1% 4,4% MFRD 11,2% 13,2% 24,1% 69,7%

La costruzione di impianti con vasche di stoccaggio coperte comporta, a causa del maggior impiego di energia e materiali per la realizzazione dell’impianto, un aumento dell’impatto per HTc, FE e, soprattutto, per MFRD; tale incremento cresce al diminuire della taglia dell’impianto.

I risultati relativi alla valorizzazione del surplus termico (Tabella 4) mostrano come, soprattutto per gli impianti di taglia medio-grossa dove gli autoconsumi per il riscaldamento dei digestori sono limitati, anche una parziale valorizzazione possa comportare considerevoli vantaggi ambientali soprattutto per CC, OD, HTc e POF.

4. Conclusioni

L’analisi condotta ha evidenziato che l’elettricità prodotta in impianti di biogas alimentati con biomasse agricole non sempre presenta un impatto ambientale inferiore a quello del mix elettrico nazionale. Nel dettaglio, per i 4 impianti di DA analizzati solo per 4 (CC, OD, PM e POF) delle 12 categorie di impatto considerate il mix elettrico nazionale presenta sempre un impatto ambientale più alto. L’impianto di piccola taglia, alimentato a refluo zootecnico presenta le migliori prestazioni: per 10 delle 12 categorie di impatto ha un impatto inferiore al mix elettrico italiano.

Rispetto all’elettricità prodotta in impianti alimentati ad insilati, quella di rete mostra un impatto considerevolmente più basso per l’eutrofizzazione e l’ecotossicità delle acque dolci. Infine, l’analisi dei contributi ha evidenziato che, nonostante quanto affermato in numerosi studi precedentemente condotti,

l’impatto ambientale legato alla costruzione, alla manutenzione e allo smaltimento di digestori e CHP non può essere trascurato perchè, soprattutto per i piccoli impianti e per specifiche categorie di impatto, rappresentata una quota non trascurabile.

Tabella 4: Riduzione dell’impatto ambientale legata alla valorizzazione del calore disponibile Impatto Impianto di biogas A B C D 50% 25% 50% 25% 50% 25% 50% 25% CC -23,4% -12,0% -56,4% -29,0% -31,6% -16,4% -5,0% -2,7% OD -168% -85,1% -173% -88,0% -171% -87,6% -154% -80,3% HTc -34,0% -23,6% -34,7% -24,4% -34,9% -26,0% -35,5% -28,8% HTnoc -3,0% -2,1% -2,9% -2,1% -3,1% -2,4% -3,0% -2,5% PM -4,1% -2,4% -4,4% -2,6% -5,1% -3,1% -11,5% -7,7% POF -17,0% -9,0% -22,6% -11,9% -41,4% -22,2% 19,1% 10,9% TA -2,2% -1,2% -2,3% -1,3% -2,8% -1,6% -8,1% -5,1% TE -1,1% -0,6% -1,2% -0,7% -1,4% -0,8% -4,9% -2,9% FE -0,6% -0,4% -1,0% -0,6% -0,8% -0,6% -30,4% -23,4% ME -3,8% -2,0% -7,9% -4,2% -4,0% -2,2% -15,9% -9,3% FEx -0,8% -0,5% -0,7% -0,5% -1,3% -1,0% -20,0% -16,3% MFRD -13,4% -8,0% -14,6% -8,8% -14,8% -9,3% -22,0% -15,4%

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LCA di diverse soluzioni per la produzione