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La digestione anaerobica riduce l'impronta del carbonio delle produzioni agro-zootecniche?

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Convegno Convegno

Strumenti per la valutazione della Strumenti per la valutazione della sostenibilità dei processi.

sostenibilità dei processi.

Carbon&Water Footprint, LCA, MFA, Carbon&Water Footprint, LCA, MFA, analisi multicriteriale, Social Life Cycle analisi multicriteriale, Social Life Cycle Assessment, Life Cycle Costing Assessment, Life Cycle Costing Ecomondo, Rimini • 7 Novembre 2013 Ecomondo, Rimini • 7 Novembre 2013

La digestione anaerobica riduce La digestione anaerobica riduce

l'impronta del carbonio delle l'impronta del carbonio delle

produzioni agro-zootecniche?

produzioni agro-zootecniche?

Laura Valli, Stefano Pignedoli

Claudio Fabbri, Sergio Piccinini

CRPA spa – Reggio Emilia

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riduce l'impronta del carbonio delle

produzioni agrozootecniche?

Le emissioni di GHG dal settore agricolo

Il contributo del settore agricolo alle emissioni globali di gas serra (GHG) ammonta, a livello nazionale, al 6.5%, ponendo l’agricoltura al secondo posto dopo il settore

energetico (che include i processi di combustione di tutti i settori) e alla pari con

quello industriale.

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riduce l'impronta del carbonio delle

produzioni agrozootecniche?

La digestione anaerobica in agricoltura

notevole potenzialità nella mitigazione delle emissioni di GHG dal settore agricolo (vedi rapporti FAO e IPCC)

tecnica win-win: riduzione diretta delle emissioni nella fase di gestione delle

deiezioni, riduzione indiretta delle emissioni per la sostituzione di energia fossile

notevole diffusione in Italia degli impianti

che trattano effluenti di allevamento da soli

o in miscela con altre biomasse

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riduce l'impronta del carbonio delle

produzioni agrozootecniche?

Diffusione degli impianti di DA

Censimento impianti di digestione anaerobica a fine 2012,

(CRPA 2013)

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riduce l'impronta del carbonio delle

produzioni agrozootecniche?

Obiettivo dello studio

Determinare l'impronta del carbonio, con

metodologia LCA, di alcune tipologie di impianti di digestione anaerobica applicati al settore agro-

zootecnico

Valutare l'impatto ambientale, in relazione alle emissioni di gas serra, che comporta l'introduzione di un impianto di DA in una azienda agro-zootecnica, confrontando

alcune possibili filiere, fra le più diffuse

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riduce l'impronta del carbonio delle

produzioni agrozootecniche?

Le filiere analizzate

Impianto da 600 kW el alimentato a:

sole colture energetiche (silomais)

colture energetiche (30%) + effluenti di allevamento (70%)

soli effluenti di allevamento

soli effluenti di allevamento (vasca digestato scoperta)

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riduce l'impronta del carbonio delle

produzioni agrozootecniche?

Unità funzionale e confini del sistema

L'unità funzionale, ossia l'unità di riferimento rispetto a cui sono calcolati gli impatti, è il kWh el immesso in rete (ossia al netto degli autoconsumi)

I confini del sistema considerano l'impianto di

digestione anaerobica, escludendo quelle fasi che non

subiscono variazioni rispetto a una azienda priva di

impianto, quali, ad esempio, la parte relativa alla

produzione zootecnica, che si ipotizza rimanga

invariata

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riduce l'impronta del carbonio delle

produzioni agrozootecniche?

Confini del sistema

Gli effluenti zootecnici entrano senza un carico di impatto

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riduce l'impronta del carbonio delle

produzioni agrozootecniche?

Metodologia e ipotesi considerate

metodologia IPCC per emissioni N 2 O e di CH 4 (GWP da IPCC 2007:

CH 4 = 25; N 2 O = 298)

emissioni di N 2 O dovute alle fertilizzazioni azotate e consumi

energetici per lavorazione delle colture: considerate solo per colture energetiche

credito attribuibile al contenuto fertilizzante del digestato, in sostituzione dei fertilizzanti di sintesi (per colture energetiche)

lo stoccaggio del digestato sostituisce lo stoccaggio del liquame (nel caso della azienda zootecnica)

energia termica valorizzata solo per riscaldamento digestore

diversa produttività e autoconsumi per impianto a effluenti e a

silomais

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riduce l'impronta del carbonio delle

produzioni agrozootecniche?

Emissioni CH 4 dalla vasca del digestato

Temperatura del digestato superiore di 4-5°C rispetto al liquame tal quale

È importante che la vasca di stoccaggio del digestato sia

coperta

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riduce l'impronta del carbonio delle

produzioni agrozootecniche?

Filiera colture energetiche

● Copertura dello stoccaggio del digestato per metà del volume

● Emissioni CH 4 da stoccaggio scoperto del digestato

= 50% di quelle del liquame tal quale

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riduce l'impronta del carbonio delle

produzioni agrozootecniche?

Filiera colture energetiche

La superficie delle colture (194 ha) è quella necessaria per produrre il silomais necessario per la potenza elettrica richiesta (600 kW)

Digestato usato per fertilizzare il mais

Considerando il fabbisogno della coltura (280 kgN/ha), e della efficienza agronomica dell'azoto del digestato, è necessaria l'integrazione con urea

Sono conteggiati i consumi energetici delle macchine

per la lavorazione del silomais e per lo spandimento

del digestato

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riduce l'impronta del carbonio delle

produzioni agrozootecniche?

Filiera colture energetiche + effluenti di allevamento

Impianto alimentato per 70% a liquame e per 30% a colture energetiche (silomais)

Percentuale di sostanza organica fornita al digestore dall'insilato è del 64%

Riduzione delle emissioni CH 4 stoccaggio scoperto del digestato

rispetto a liquame tal quale = 50% (credito liquame)

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riduce l'impronta del carbonio delle

produzioni agrozootecniche?

Filiera colture energetiche + effluenti di allevamento

La superficie del silomais necessaria è di 148 ha

Digestato usato per fertilizzare mais (280 kgN/ha), va integrato con urea, ma per rispettare dosi massime di azoto zootecnico, una parte va esportata

Credito da digestato (sostituzione fertilizzanti) e emissioni N 2 O: conteggiate solo quelle dovute al digestato da

colture energetiche

Consumi energetici per spandimento ed esportazione

digestato (solo quota colture energetiche)

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riduce l'impronta del carbonio delle

produzioni agrozootecniche?

Filiera effluenti di allevamento

(con e senza copertura dello stoccaggio)

Impianto alimentato con liquame bovino

2 filiere: con stoccaggio digestato totalmente scoperto, con stoccaggio digestato coperto per metà

Riduzione emissioni CH 4 da stoccaggio del digestato

rispetto al liquame tal quale = 50%. La riduzione agisce

su tutto il digestato, in quanto è prodotto solo dal liquame

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riduce l'impronta del carbonio delle

produzioni agrozootecniche?

Filiera effluenti di allevamento

(con e senza copertura dello stoccaggio)

Non si considerano emissioni di N 2 O da fertilizzazioni azotate (sarebbero uguali per il liquame tal quale)

Il credito dovuto al valore fertilizzante del digestato non viene conteggiato perchè sarebbe stato uguale anche dal liquame

Non conteggiati consumi energetici per spandimento

ed esportazione digestato

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riduce l'impronta del carbonio delle

produzioni agrozootecniche?

Contributi alle emissioni

produzione delle biomasse (emissioni di N 2 O dalla

applicazione dei fertilizzanti ed emissioni di CO 2 per la produzione dei fertilizzanti);

conversione delle biomasse, include le emissioni di CO 2 per produrre i materiali dell'impianto e le perdite di CH 4 per

dispersioni dall'impianto (stimate pari a 1,5%);

emissioni dallo stoccaggio del digestato, che, negli scenari con effluenti, si traducono in un credito dovuto alle mancate emissioni di metano dallo stoccaggio degli effluenti di

allevamento;

il credito dovuto alla sostituzione dei fertilizzanti di sintesi con

il digestato (solo per la quota prodotta con le colture energetiche)

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riduce l'impronta del carbonio delle

produzioni agrozootecniche?

Risultati

Impronta del carbonio delle filiere analizzate, a confronto con quella della produzione termoelettrica nazionale

F1: solo biomasse, vasca digestato coperta 50%

F2: 70% liquame, 30% biomasse, vasca digestato coperta 50%

F3: solo liquame vasca digestato coperta 50%

F4: solo liquame

vasca digestato

scoperta

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riduce l'impronta del carbonio delle

produzioni agrozootecniche?

Risultati

Impianto a sole biomasse (0,405 kg CO 2 eq/kWh)

e impianto biomasse+effluenti (0,094 kg CO 2 eq/kWh):

emissioni di GHG positive, ma significativamente inferiori a quelle del mix termoelettrico nazionale (pari a 0,561 kg CO 2 eq/kWh fonte Ispra;

0,795 CO 2 eq/kWh fonte Enel)

Impianto a soli effluenti di allevamento: emissioni

GHG negative grazie alla riduzione delle emissioni di

CH 4 dallo stoccaggio

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riduce l'impronta del carbonio delle

produzioni agrozootecniche?

Produzione elettrica nazionale

Fonte: ISPRA Rapporto 172/2012

Produzione termoelettrica nazionale per combustibile

Fattore di emissione della produzione elettrica e

termoelettrica nazionale

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riduce l'impronta del carbonio delle

produzioni agrozootecniche?

Emissioni di GHG per produzione kWh

Le emissioni di gas serra evitate con la produzione di EE da biogas

stanno in un range 0,2-1,4 kg CO 2 eq/kWh el (mix termoelettrico italiano)

Se l'energia fossile sostituita è quella più inquinante (carbone) le emissioni di GHG evitate crescono a 0,5-1,8 kg CO eq/kWh

Fonte: rielaborazione CRPA su dati Ispra

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riduce l'impronta del carbonio delle

produzioni agrozootecniche?

Dove intervenire per migliorare

Minimizzare emissioni da vasca stoccaggio digestato

Ridurre dispersioni (torcia)

Aumentare l'efficienza dell'azoto del digestato:

minori dispersioni di azoto reattivo nell'ambiente

riduzione delle emissioni di N 2 O dirette e indirette

riduzione uso fertilizzanti di sintesi (energia per produrli)

Sfruttare l'energia termica

Produrre con tecniche agronomiche a basso input

energetico, di fertilizzanti e fitofarmaci

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riduce l'impronta del carbonio delle

produzioni agrozootecniche?

Conclusioni

La digestione anaerobica offre una importante opzione di mitigazione delle emissioni di gas serra del settore agricolo (emissioni evitate 0,2-1,4 kg

CO 2 eq/kWhel)

Per massimizzare il risparmio di GHG è importante che gli impianti di DA

abbiano la vasca del digestato coperta,

trattino preferibilmente sottoprodotti e effluenti zootecnici,

abbiano elevata efficienza di trasformazione energetica,

utilizzino il calore prodotto in cogenerazione

Vantaggi aggiuntivi: la digestione anaerobica riduce significativamente l'odore degli effluenti trattati e rende il digestato un materiale fluido ed

omogeneo, che infiltra rapidamente nel suolo, riducendo anche le emissioni di ammoniaca attribuibili a questa fase

Il digestato costituisce un utile prodotto fertilizzante a pronta azione,

sostitutivo dei fertilizzanti di sintesi

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Convegno Convegno

Strumenti per la valutazione della Strumenti per la valutazione della sostenibilità dei processi.

sostenibilità dei processi.

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www.crpa.it [email protected]

Grazie per l'attenzione

Riferimenti

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