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Gli obiettivi dell’Unione Europea rispetto alle fonti rin- novabili (RED II) sono ambiziosi sia per quanto riguar- da gli usi energetici sia per l’uso nei trasporti. In parti- colare per il comparto del trasporto, al 2030 dovrà essere prodotto da fonti rinnovabili il 14% della quota di carburanti utilizzati (il 3,5% come biocarburanti avanzati). Il biometano è un biocarburante avanzato in grado di ridurre le emissioni complessive di gas ser- ra rispetto a quelle dei carburanti fossili e può contri- buire in modo significativo al raggiungimento degli obiettivi europei.
La filiera biogas/biometano è fortemente rappresentata in Europa con 17.783 impianti di biogas, per 10.532 MWel installati, e 540 impianti di biometano, per una produzione annua di circa 1,9 miliardi di m3 di biometa- no (European Biogas Association, 2018).
Per quanto riguarda l’Italia, la bioeconomia ha raggiun-
to nel 2016 un valore della produzione pari a 260 miliar- di di euro (8,3% sul totale dell’economia italiana); i comparti più rilevanti sono quelli dell’industria alimen- tare e delle bevande, dell’agricoltura, della silvicoltura e della pesca.
Nel settore biogas, l’Italia si colloca al quarto posto al mondo dopo Germania, Cina e Stati Uniti, con circa 2.120 impianti operativi, di cui circa 1.630 nel settore agricolo e 490 nel settore rifiuti e fanghi di depurazione, per un totale di circa 1.440 MWel installati, di cui poco meno di 1.000 nel settore agricolo (fonti GSE e Terna).
Il biogas, dopo una opportuna purificazione (upgra- ding), può raggiungere caratteristiche simili a quelle del gas naturale compresso (CNG), con un contenuto di CH4 pari al 95-98% (biometano) e può essere immesso in rete per una sua valorizzazione, ad esempio come biocarburante per autotrazione. A tal fine, è utile ricor-
BIOMETANO: IL RUOLO DELL’AGRICOLTURA NELLA TRANSIZIONE ENERGETICA
energia
*Centro Ricerche Produzioni Animali - CRPA Spa, Reggio Emilia
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di Sergio Piccinini*
L’Italia mira a raggiungere il suo potenziale produttivo di 8-10 miliardi di metri cubi di biometano. Ciò favorirebbe un incremento rilevante
del Pil dell’agricoltura e dell’agroindustria del nostro paese,
oltre a un forte risparmio sulla bolletta energetica legata all’import
di gas naturale.
Residui agroindustriali
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modello BiogasDoneRight promosso dal CIB (figura 2).
In figura 1 vengono evidenziati an- che i 2,6 miliardi di metri cubi di bio- metano attualmente già utilizzati, come biogas, in cogenerazione per produrre energia elettrica e termica rinnovabile. La filiera biogas/biome- tano ha un altro grande potenziale ancora inespresso, rappresentato dalla metanazione della CO2 (i 14 dare che l’Italia è leader in Europa
per i veicoli alimentati a metano, con oltre 1 milione di mezzi circolan- ti e 1,1 miliardi di m3 di metano uti- lizzati. Il biometano può inserirsi anche nella categoria del gas natu- rale liquefatto (LNG), in particolare come biocarburante per i mezzi pe- santi e navali.
Per il settore del biometano, però, l’Italia è solo all’inizio, infatti è del 2 marzo 2018 il Decreto Ministeriale che rappresenta il passaggio fonda- mentale per lo sviluppo della filiera del biometano nel nostro paese.
LO SVILUPPO DELLA FILIERA BIO- GAS/BIOMETANO
Il potenziale di sviluppo della filiera biogas/biometano nel breve/medio termine è consistente: stime del CIB - Consorzio Italiano Biogas identifi- cano un potenziale produttivo al 2030 di 8-10 miliardi di m3 di biome- tano, pari a circa l’11-13% del con- sumo attuale di gas naturale in Italia e superiore all’attuale produzione nazionale.
In figura 1 è riportata la stima, effet- tuata dal CRPA, delle biomasse po- tenzialmente avviabili a digestione anaerobica nel nostro paese. Si trat- ta essenzialmente di biomasse di scarto di derivazione agricola ed agroindustriale, oltre ai rifiuti orga- nici urbani (FORSU e fanghi di depu- razione) e alle coltivazioni agricole (solamente doppie colture e colture di copertura) su una superficie limi- tata di circa 400.000 ettari (circa il 3% della SAU).
La figura 1 evidenzia non solo gli 8 miliardi di metri cubi BioCH4 produ- cibili annualmente, ma anche i 14 milioni di tonnellate di CO2 recupe- rabili ogni anno dal biogas, oltre ai circa 5 milioni di tonnellate di CO2 che verrebbero fissati/stoccati stabil- mente nel suolo con la pratica dell’u- tilizzo agronomico del digestato (il fertilizzante organico sottoprodotto della digestione anaerobica), incre- mentando così anche il tenore di
sostanza organica dei nostri suoli agricoli e preservandone la fertilità;
ciò sottolinea l’importanza che il bio- gas/biometano può avere nella “de- carbonizzazione” dell’economia italiana, in quanto la digestione ana- erobica è una tecnologia che con- sente la rimozione di CO2 dall’atmo- sfera (BECCS, bioenergy combined with carbon capture and storage) e pone in evidenza l’importanza del
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Residui agroindustriali
Figura 2 - il modello BiogasDoneRight del CIB: le aziende agricole continuano a produrre cibo e mangime, ma producono anche biomassa addizionale per produrre biogas.
Il modello promuove la qualità del suolo e il sequestro di carbonio
Figura 1 - stima CRPA delle biomasse potenzialmente avviabili a digestione anaerobica nel nostro paese
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www.interprogettied.commilioni di tonnellate di cui sopra re- cuperate dall’upgrading del biogas a biometano) con H2 rinnovabile, da elettrolisi dell’acqua con energia elettrica da eolico e/o fotovoltaico, il cosiddetto Power To Gas.
Il forte sviluppo delle energie rinno- vabili non programmabili (eolico e fotovoltaico), infatti, comporta la necessità di stabilizzare la rete elet- trica nazionale con sistemi “pro- grammabili”. La filiera del biogas/
biometano è caratterizzata da un processo che può essere modulato e la produzione energetica stoccata sotto forma di metano nella rete del gas naturale, permettendo l’inter- connessione delle reti energetiche, elettrica e gas, nazionali.
Con una produzione potenziale di 14 milioni di tonnellate di CO2 la fi- liera del biogas/biometano potrebbe essere in grado di convertire in bio-
carburanti circa 100 TWh di produ- zione di energia elettrica da fonti rinnovabili non programmabili, pari al 33% circa della produzione elet- trica totale odierna, aumentando la produzione annuale nazionale di CH4 di ulteriori 6,5 miliardi di metri cubi, portandola dagli attuali 5-6 (il gas naturale estratto annualmente nei pozzi nazionali) a circa 20 miliar- di di metri cubi, più del 25% dell’at- tuale fabbisogno nazionale.
Importante sarà anche il ruolo che la digestione anaerobica avrà nello sviluppo delle bioraffinerie e della chimica verde, in particolare per la conversione di biometano in mole- cole di interesse industriale me- diante microrganismi metanotrofi (figura 3).
Dal punto di vista economico, la re- alizzazione del potenziale potrebbe comportare un incremento rilevan- te del PIL dell’agricoltura e dell’a- groindustria italiana e un forte ri- sparmio sulla bolletta energetica per l’import di gas naturale.
Importanti, inoltre, potrebbero es- sere le ricadute socio-economiche in settori quali l’industria delle mac- chine agricole, degli impianti di trattamento delle acque reflue e degli scarti/rifiuti organici, dei siste- mi di trattamento e trasporto del gas, dei motori a gas per autoveico- li, della chimica verde ecc., per i quali lo sviluppo della filiera italiana del biogas/biometano permettereb- be di creare rapidamente le condi- zioni per competere con la concor- renza estera.
energia
Tra i materiali di scarto utilizzabili per la produzione di biogas ci sono le vinacce, la cui resa è però forte- mente condizionata dalla presenza di lignina che impedisce una buona digeribilità della sostanza organica.
Per valorizzare pienamente il potenziale metanige- no di questo sottoprodotto ampiamente disponibi- le, è operativo il Gruppo Operativo per l’Innovazio- ne CaVin - “Cavitazione vinacce per valorizzazione a fini energetici”, finanziato dal PSR 2014-2020 della Regione Emilia-Romagna. Attivato nel 2017 e formato da CRPA Spa di Reggio Emilia (capofila), Gruppo Cantine Riunite & Civ e Azienda Agricola Fontana. Il Gruppo Operativo ha lo scopo di aumen- tare la digeribilità delle vinacce e di conseguenza il loro potenziale metanigeno attraverso un tratta- mento di cavitazione idrodinamica.
Il trattamento di cavitazione agisce sulla compo-
nente fibrosa, rendendola maggiormente aggredi- bile dai batteri anaerobici, omogeneizzando la massa e rendendola più fluida e più facilmente movimentabile nelle operazioni di carico e misce- lazione nel digestore (figura4).
I test di digestione anaerobica per la produzione di biogas nei laboratori del CRPA e in azienda hanno già permesso di verificare la maggiore produzione di Nm3CH4/t SV accompagnata da un risparmio di materiale. Il maggiore consumo di energia elettrica che deriva dall’applicazione della cavitazione è reso sostenibile proprio grazie al risparmio di matrice e al recupero di energia mediante l’incremento della produzione di biogas. In conclusione si può affer- mare che con l’adozione della cavitazione le vinac- ce vergini diventano una matrice energetica con- veniente in particolare per gli impianti di digestione anaerobica vicini alle cantine.
Valorizzare il potenziale energetico delle vinacce
Figura 3 - Ruolo del biogas/biometano nelle bioraffinerie
Figura 4: vinaccia cavitata/vinaccia tal quale
