La produzione di erba medica

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La produzione di erba medica

Lavoro a cura di

LCA-lab SRL -laboratorio di ricerca e consulenza ambientale- Spin off Via Martiri di Monte Sole, 4 -40129 Bologna, Sede legale: Via Cartoleria, 20 -40124 Bologna

Ing.Paolo Neri (paolo.neri@enea.it) Ing.Francesca Falconi (francesca.falconi@enea.it) Dott.ssa Germana Olivieri (germana.olivieri@enea.it

CRPA, centro ricerche produzioni animali s.p.a, Corso Garibaldi, 42, 42121 Reggio Emilia Laura Valli (l.valli@crpa.it)

Marco Ligabue (m.ligabue@crpa.it)

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Indice

1 IL METODO LCA 5

2 LCA DELLA COLTIVAZIONE DELL’ERBA MEDICA 5

2.1 Obiettivo dello studio 5

2.2 Campo di applicazione 6

2.2.1 La funzione del sistema 6

2.2.2 L’Unità funzionale 6

2.2.3 Il sistema che deve essere studiato 6

2.2.4 I confini del sistema 6

2.2.5 Qualità dei dati 6

2.3 Inventario 7

2.3.1 La produzione di erba medica di Collina entroterra 7

2.3.1.1 La valutazione del danno 9

2.3.1.2 Conclusioni 12

2.3.2 La produzione di erba medica di Pianura fresca 13

2.3.3 La produzione di erba medica di Pianura biologica 19

2.4 Risultati del confronto 24

2.5 Conclusioni 28

3 ANALISI DI SENSIBILITÀ 29

3.1 Confronto delle tre produzioni di medica con altre coltivazioni 29

3.1.1 Conclusioni 34

3.2 Confronto Soia di USA e Brasile con e senza i trasporti in Italia 34

3.3 Calcolo dell’impatto della produzione della medica italiana 34

3.3.1 Analisi dell’LCA del processo Erba medica produzione media Italia (generale) per 1kg di sostanza secca

con il Metodo IMPACT 2002+ 36

3.3.2 Confronto tra l’erba medica media e vari tipi di soia 44

3.4 Il confronto tra la produzione di erba medica media italiana e la soia prodotta in Brasile e in USA

(sostanza secca) 46

3.4.1 Il confronto tra il numero di ha per anno necessari per produrre 1 t di SS 46 3.5 Il confronto tra la produzione di erba medica media italiana e la soia prodotta in Brasile e in USA

(contenuto di proteine) 48

3.6 Confronto tra medica disidratata e fieno di medica con trasporto alla stalla 49 3.7 Il vantaggio della fissazione dell’ azoto da parte delle radici dell’erba medica 50 3.8 Il miglioramento della qualità dell’acqua dovuta alla fissazione dell’azoto da parte della medica 51

4 CONCLUSIONI 52

BIBLIOGRAFIA 52

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1 Il Metodo LCA

VALUTAZIO NE DEL DANNO AMBIENTALE ISO 14044ISO 14044 Me to d i EC O -INDIC ATO R 99, EPS 2000, EDIP 97 e IMPAC T 2002+

NO RMALIZZAZIO NE C ARATTERIZZAZIO NE

Em issio n i

VALUTAZIONE DEL DANNO C LASSIFIC AZIO NE

O BIETTIVO UNITA’ FUNZIO NALE FUNZIO NE DEL SISTEMA

C O NFINI DEL SISTEMA ISO 14041

INVENTARIO

ISO 14040

EMISSIO NI E RISO RSE

C o m p e te n ze: ING EG NERIA, FISIC A, SC . AMBIENTALI, SC .

NATURALI, BIO LO G IA, ARC HITETTURA, C HIMIC A, MEDIC INA, STO RIA, EC O NO MIA MATERIALI

PRO C ESSI

ENERG IE

ANALISI DI SENSIBILITA’ E VALUTAZIONE DEI MIGLIORAMENTI ISO 14044

La Me to d o lo g ia LC A La Me to d o lo g ia LC A

C ARATTERIZZAZIO NE C a te g o rie im p a tto

Figura 1-1 Il Metodo dell’analisi del ciclo di vita

Il Metodo dell’analisi del ciclo di vita (LCA) di un prodotto, di un processo o di un servizio consiste nel misurare le emissioni in aria, acqua e suolo e le sostanze naturali (minerali, combustibili fossili, acqua, legno, occupazione del suolo, energia di sole e vento) attribuite al ciclo di vita (produzione, uso e fine vita) dell’oggetto di studio e nel caratterizzarle secondo categorie di impatto (per esempio il riscaldamento globale, l’acidificazione, l’eutrofizzazione, la produzione di ozono oppure i diversi tipi di malattie dell’uomo, l’ecotossicità dell’ecosistema, l’uso del territorio che condiziona la biodiversità, il consumo dei minerali, il consumo di combustibili fossili o il consumo di energia non rinnovabile). Ogni categoria di impatto viene misurata con la sua unità di misura. Le categorie di danno vengono successivamente attribuite con pesi diversi alle categorie di danno (la salute dell’uomo, la qualità dell’ecosistema, l’uso delle risorse, la capacità dell’ecosistema di produrre i suoi frutti). Nel passaggio delle categorie di impatto alle categorie di danno le unità di misura possono cambiare o rimanere le stesse. Le categorie di danno vengono poi normalizzate per eliminare le unità di misura e pesate con una stessa unità di misura per ottenere un danno complessivo dell’oggetto di studio.

2 LCA della coltivazione dell’erba medica

2.1 Obiettivo dello studio

L’obiettivo dello studio è il calcolo del danno ambientale della coltivazione dell’erba medica nelle condizioni di collina entroterra, pianura fresca e pianura biologica e il suo confronto con altri tipi di coltivazione (per esempio la soia).

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2.2 Campo di applicazione

2.2.1 La funzione del sistema

La funzione del sistema è la produzione di foraggio per l’alimentazione dei bovini da latte.

2.2.2 L’Unità funzionale

L’Unità funzionale è 1 kg di erba medica secca prodotta.

2.2.3 Il sistema che deve essere studiato

I sistemi che devono essere studiati sono: la produzione in collina, la produzione in pianura con procedimento convenzionale e la produzione in pianura con procedimento convenzionale.

2.2.4 I confini del sistema

I confini del sistema sono la lavorazione della terra per la semina e l’essiccazione dell’erba medica per la vendita. La fase di uso e fine vita non viene considerata. Perciò il bilancio del ciclo breve del carbonio non può essere verificato. Infatti si considera solo l’assorbimento della CO2 da parte della biomassa e non si considerano le emissioni di C (sotto forma di CH4 e di CO2) da parte degli animali (ruminazione e deiezioni), del latte e della carne.

2.2.5 Qualità dei dati

Vengono usati dati specifici raccolti da Aziende che operano nei tre settori indicati nel sistema che deve essere studiato. In mancanza di dati specifici vengono usati quelli dei processi della banca dati Ecoinvent. Il codice di calcolo usato è SimaPro 7.1.5¹. I Metodi per la valutazione del danno sono Eco-indicator 99, IMPACT 2002, EPS 2000 e EDIP 2003 modificati dal gruppo di studio ENEA.

Le caratteristiche principali dei metodi sono i seguenti:

• Eco-indicator 99 (Olanda) attribuisce un peso elevato al land use, non considera l’uso dell’acqua (inserito dal gruppo di studio), categorie di impatto e di danno misurate come

”end point” (unità di emissione equivalente). L’emissione dei composti del carbonio con effetto serra è considerata solo relativamente alla salute dell’uomo (Climate change) e tiene conto della CO2 assorbita (Carbon dioxide, in air assunta con fattore di caratterizzazione negativo) e delle emissioni biogeniche (CO, CO2 e CH4) e di Carbon dioxide, land transformation). Nella valutazione il gruppo di studio ha assunto un fattore di valutazione uguale per le tre categorie di danno.

• IMPACT 2002 (Svizzera) non considera l’acqua e la trasformazione del territorio, (inserite entrambe dal gruppo di studio), le categorie di impatto sono misurate come ”end point”

(unità di emissione equivalente) e le categorie di danno sono misurate come ”mid point”

(effetti sull’ecosistema, sulla salute dell’uomo e sull’esaurimento delle risorse). L’emissione dei composti del carbonio con effetto serra è considerata solo nel Global warming (impact category) e quindi in Climate change (damage category) senza tenere conto della CO2 assorbita e delle emissioni biogeniche. Nella valutazione del danno il metodo attribuisce un fattore di valutazione uguale a 1 per le quattro categorie di danno.

• EPS 2000 (Svezia) considera il danno relativo all’uso dell’acqua e alla produzione di cereali, di legno e di carne e pesce con una categoria di danno che indica la capacità di produzione del’ecosistema. Inoltre considera il danno sulla salute dell’uomo, sulla biodiversità e sull’esaurimento delle risorse. L’emissione di CO2 è considerata nella salute dell’uomo e negli effetti sull’ecosistema tenendo conto delle emissioni biogeniche e della CO2 assorbita (considerata come negativa e quindi vantaggiosa per l’ambiente): per quest’ultimo motivo

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nelle produzioni agricole si ottengono dei vantaggi. Non considera le radiazioni ionizzanti, attribuisce un peso elevato all’uso delle risorse. La caratterizzazione delle categorie di impatto è fatta sulla base dei costi esterni (willingness to pay) e ha come unità di misura l’equivalente ambientale dell’euro. La valutazione è uguale a 1 per tutte le categorie di danno. Il gruppo di lavoro ha ridotto la valutazione del danno dovuto alla capacità di produzione dell’ecosistema perché è molto elevato quello dell’acqua.

• EDIP 2003 (Danimarca) non considera l’uso dell’acqua, le emissioni delle polveri e l’uso del territorio. Contiene solo categorie di impatto, misurate come unità di emissione equivalente, come volumi di aria, acqua e suolo inquinati. Il metodo considera anche la quantità di rifiuti prodotti. Attribuisce uno scarso peso dell’uso delle risorse, perciò è stato modificato dal gruppo di studio. Tiene conto delle emissioni biogeniche ma non della CO2 assorbita. Ad eccezione dell’uso delle risorse, valuta il danno in base alla riduzione del danno stesso che la comunità nel futuro si prefigge di ottenere.

• IPCC GWP 100a 2007 calcola il danno dell’effetto serra. E’ stato inserita dal gruppo di studio la Carbon dioxide, land transformation. Per il suo calcolo considera per l’anidride carbonica, il metano e il monossido di carbonio sia le emissioni fossili che quelle biogeniche (ciclo breve del C). Inoltre considera l’anidride carbonica assorbita dalla vegetazione (che contribuisce negativamente all’effetto serra).

Per la presentazione dei risultati principali spesso si è scelto di usare il metodo IMPACT modificato dal gruppo di studio perché:

• misura le categorie di impatto secondo le quantità di emissioni equivalenti che rappresenta il criterio più comunemente accettato dalla comunità scientifica perché più sicuramente misurabile;

• misura le categorie di danno secondo gli effetti che esse producono sull’uomo (anni di vita persi), sull’ambiente (numero di specie vegetali influenzate), sulla disponibilità delle risorse (energia non rinnovabile consumata). Tali effetti sono difficilmente misurabili ma facilmente comprensibili dalla comunità;

• contiene tutti le più importanti categorie di impatto;

• i pesi dati alle emissioni e alle categorie di impatto riducono il danno dovuto all’uso del territorio di Eco-indicator 99 anche se fanno emergere quello della ecotossicità terrestre, specialmente se dovuta ai metalli pesanti (come emerge anche dal presente studio);

• nel calcolo dell’effetto serra o riscaldamento globale non considera né la CO2 assorbita dalla vegetazione né i composti CO2, CH4 e CO biogenici, cioè che partecipano al ‘ciclo breve’ del carbonio;

• calcola il consumo di energia da combustibili non rinnovabili (fossili e uranio) che rimane uno degli indicatori più efficaci per valutare il danno ambientale di un prodotto;

• per il calcolo degli effetti delle emissioni considera come bacino l’Europa.

2.3 Inventario

2.3.1 La produzione di erba medica di Collina entroterra La quantità di sostanza secca prodotta da 29.39ha coltivati a medica è:

(4+10,2+9,5+8,5+7,5)*29,39=1166.783t.

La produzione per ettaro vale 39.7t/ha.

La produzione dura 5 anni con 1, 3, 3, 3, 3 tagli rispettivamente.

La sostanza secca è l'86% del vendibile.

La sostanza secca è il 45% del verde.

il vendibile corrispondente a 1166.78t di SS vale:

1166.78t/0.86=1356.72t

il verde corrispondente a 1166.78t di SS vale:

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1166.78t/0.46=2536.478t

I dati relativi all'uso del suolo, al potere calorifico della biomassa, alla quantità di CO2 assorbita (carbon dioxide, in air), alle emissioni in aria, acqua e suolo sono state desunte dal processo Hay intensive IP, at farm/CH U perché contiene sia la fertilizzazione che i fitofarmaci e considera una coltivazione di 20 anni (0,86183/0,043091). Vengono però annullate le emissioni dovute all'azoto perché già considerate nelle coltivazioni annuali, le emissioni dovute al liquame (Cu e Zn perché non viene usato) e le emissioni di Asulam (principio attivo dell'antiparassitario che non viene usato).

Il processo considera:

-le operazioni che riguardano la produzione di erba medica indipendentemente dagli anni di raccolta (aratura e semina). Si assumono i semi di trifoglio perché non sono presenti in banca dati i semi di Medica.

-Le operazioni specifiche degli anni di raccolta (applicazione dei fertilizzanti e dei fitofarmaci, raccolta).

-Il fertilizzante nell’impianto è Fosforo 19/21=300kg/ha. Si assume il single superphosphate. Poiché il processo ha come Unità funzionale 1 kg P2O5 a cui corrispondono 4.76kg di single superphosphate con un contenuto del 21% di P2O5, si richiama come quantità 300*0.21 kg di single superfosfato as P2O5 (Formula: Ca(H2PO4)2). Si assume una emissione nella falda acquifera del 20% di P.

-Il fertilizzante nel 4° e nel 5° anno: urea 100kg/ha

Usiamo il processo urea, as N, at regional storehouse/RER che si riferisce a 1 kg N, a cui corrispondono 2.17 kg di urea con un contenuto di N azoto del 46.0%. Si richiama come quantità 100*0.46 kg di urea as N (CAS number: 000057-13-6; Formula: H2NCONH2). Si assume una emissione nella falda acquifera del 30% di N.

-Antiparassitario da applicare il 2° e 3° anno: Carate zeon: 0.1kg/ha. Tale antiparassitario non compare nel sito:

http://www.apat.gov.it/site/itIT/Servizi_per_l'Ambiente/Prodotti_fitosanitari/Archivio_prodotti_fito sanitari.

Si assume il processo pyretroid-compounds, at regional storehouse/kg/RER con emissioni di 0.1kg/ha del principio attivo Pyretrin per il 2% in aria , per il 3% in acqua e per il 95% nel suolo.

-Le emissioni in aria, acqua e suolo che avvengono durante la vita dell’erba medica: NOx, N2O, NH3 in aria dovute all’azoto contenuto nei fertilizzanti di sintesi e a quelli organici, nitrati (dovuti ai fertilizzanti e a microrganismi nel suolo causa della mineralizzazione del concime organico), fosforo e fosfati (dovuti ai fertilizzanti, allo scorrimento dell’acqua piovana e all’erosione del suolo), all’emissione in aria, acqua e suolo dei principi attivi dei fitofarmaci (le quantità sono state desunte dal sito per i fitofarmaci di ISPRA che le ha calcolate applicando il modello di fugacità di Mackay), alle emissioni (positive e negative) di metalli pesanti in acqua e suolo, dovuti ai fertilizzanti, ai pesticidi, alla biomassa (semi e scarti), all’atmosfera, all’erosione del terreno (emissioni in acqua).

Nel caso presente vengono considerate: le emissioni in aria perché non considerate nell’emissioni dovute al fertilizzante. Vengono annullate le emissioni di P e di Nitrato in acqua perché già considerate nelle operazioni relative alle singole annate (20% di P e 30% di N).

-L’essiccazione dell’erba medica con l’evaporazione di 825t di acqua. Per il processo di essiccazione si è usato il processo Grass drying/Erba medica collina (CRPA) ricavato dal processo di banca dati Grass drying/CH sostituendo in esso all’energia termica ottenuta da gas naturale di 5MJ/kg l’energia termica ottenuta da legno necessaria per evaporare 1l di acqua (dato rilevato sperimentalmente):

1010kcal=1010*4187J=4228870J=4.22887MJ.

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consumo di energia elettrica per ton di vendibile: 53kWh per t di prodotto a fibra lunga. Si assume la quantità di verde.

-Il trasporto dell’erba medica verde raccolta: la sostanza secca è il 45% del verde

-Per la raccolta delle balle di Medica si assume il processo Baling/Erba medica collina (CRPA) che considera la preparazione e l’avvolgimento (wrapping) della balla. La quantità di tale avvolgimento viene ridotto perché le balle vengono tenute insieme da una rete di plastica e non da un foglio.

Il peso delle rotoballe varia da 350 a 500kg. Si assume 850/2 = 425kg di sostanza verde.

-Per le lavorazioni e i trasporti del verde all’essiccazione sono stati creati due processi: il primo per tenere conto dell’uso del trattore, dell’attrezzo e del capannone per gli ettari coltivati e il secondo per tenere conto dei consumi reali di gasolio indicati dalle Aziende che hanno fornito i dati.

2.3.1.1 La valutazione del danno

Valutazione con Eco-indicator 99 (versione 051010)

Figura 2-1Il diagramma della valutazione per single score con Eco-indictor99 del processo Erba medica collina entroterra (CRPA) (con consumi di gasolio)

Figura 2-2 Il diagramma della valutazione per impact category con Eco-indicator 99 del processo Erba medica collina entroterra (CRPA) (con consumi di gasolio)

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Si nota che la maggior parte del danno deriva dal land use.

Valutazione con IMPACT 2002 (versione 051010)

Figura 2-3 Il diagramma della valutazione per single score con IMPACT 2002 del processo Erba medica collina entroterra (CRPA) (con consumi di gasolio)

Figura 2-4 Il diagramma della valutazione per impact category con IMPACT del processo Erba medica collina entroterra (CRPA) (con consumi di gasolio)

Si nota che la maggior parte del danno deriva da Land use e da Respiratory inorgnics (emissione di ammoniaca nella coltivazione).

Il Metodo EPS 2000 (versione 040708)

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Figura 2-5 Il diagramma della valutazione per single score con EPS del processo Erba medica collina entroterra (CRPA) (con consumi di gasolio)

Figura 2-6 Il diagramma della valutazione per impact category con EPS del processo Erba medica collina entroterra (CRPA) (con consumi di gasolio)

Con questo metodo emerge il vantaggio della CO2 assorbita sulla salute dell’uomo perché si riduce (nella prima fase del ciclo) l’effetto sui cambiamenti climatici.

Il danno è dovuto all’esaurimento delle risorse (consumo di carburante nell’essiccazione e nelle lavorazioni, uso dei minerali nei macchinari e nei mezzi di trasporto e di lavorazione.

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Il Metodo EDIP 2003 (versione 051010)

Figura 2-7 Il diagramma della valutazione per single score con EDIP del processo Erba medica collina entroterra (CRPA) (con consumi di gasolio)

Figura 2-8 Il diagramma della valutazione per impact category con EDIP del processo Erba medica collina entroterra (CRPA) (con consumi di gasolio)

Si nota che il danno è dovuto principalmente a Human toxicity soil (benzene in aria nel processo di essiccazione ottenuta bruciando il legno), a Resources (materiali usati negli automezzi, negli attrezzi e negli impianti) e a Terrestrial eutrophication (ammonia in aria a causa dell’uso dei fertilizzanti nella coltivazione)

2.3.1.2 Conclusioni

Con il metodo Eco-indicator99 e IMPACT il danno maggiore si ha in Land use. IMPACT fa emergere anche il danno dovuto Respiratory inorganics. Con EPS il danno massimo è quello dovuto alle risorse e si ha un vantaggio dovuto all’assorbimento della CO2 nella prima fase del

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2.3.2 La produzione di erba medica di Pianura fresca La produzione SS di erba medica di Pianura fresca:

La quantità di sostanza secca prodotta da 50ha è:

(9+17+16+13+11+8)*50=3700t.

La produzione per ettaro vale 74t/ha.

La coltivazione dura 6 anni con 4, 6, 6, 5, 5,4 tagli rispettivamente.

La sostanza secca è il 92% del vendibile Il vendibile corrispondente a 3700t di SS vale:

3700t/0.92=4021.7t.

I dati relativi all'uso del suolo, al potere calorifico della biomassa, alla quantità di CO2 assorbita (carbon dioxide, in air), alle emissioni in aria, acqua e suolo sono state desunte dal processo Hay intensive IP, at farm/CH U perché esso contiene sia la fertilizzazione che i fitofarmaci e considera una coltivazione di 20 anni (0,86183/0,043091). Vengono però annullate le emissioni dovute all'azoto perché già considerate nelle coltivazioni annuali, le emissioni dovute al liquame (Cu e Zn perché non viene usato) e le emissioni di Asulam (principio attivo dell'antiparassitario che non viene usato).

-Il fertilizzante nel primo anno è Triplo = 200kg/ha. Si assumono 200kg di Triple superphosphate, as P2O5, at regional storehouse/RER U che si riferisce a 1 kg P2O5, a cui corrispondono 2.08 kg triple superphosphate con un contenuto di P2O5 pari al 48.0%. Si richiama come quantità 200*0.48 kg/ha di triplo superfosfato (Formula: Ca(H2PO4)2). Si assume una emissione nella falda acquifera del 20% di P.

-Il fertilizzante nel 1° anno su tutto il terreno e nel 5° anno su metà terreno è urea 200kg/ha. Si usa il processo urea, as N, at regional storehouse/RER che si riferisce a 1 kg N, a cui corrispondono 2.17 kg di urea con un contenuto di N azoto del 46.0%. Si richiama come quantità 200*0.46 kg di urea (CAS number: 000057-13-6; Formula: H2NCONH2).

Nel caso presente vengono considerate: le emissioni in aria perché non considerate nelle emissioni dovute ai fertilizzanti. Vengono annullate le emissioni di P e di Nitrato in acqua perché già considerate nelle operazioni relative alle singole annate (20% di P e 30% di N).

-L’essiccazione dell’erba medica con l’evaporazione di 900t di acqua. Per il processo di essiccazione si è usato il processo Grass drying/Erba medica pianura fresca (CRPA) ricavato dal processo di banca dati Grass drying/CH sostituendo in esso l’energia termica ottenuta da gas naturale di 5MJ/kg con l’energia termica ottenuta da gas naturale necessaria per evaporare 1l di acqua (dato rilevato sperimentalmente):

850kcal=850*4187J=3.5589MJ.

Inoltre è stata annullato il consumo di energia elettrica.

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-Il consumo di energia elettrica necessaria per il funzionamento dell’impianto di essiccazione:

consumo di energia elettrica per ton di vendibile: 51kWh per t di prodotto a fibra lunga. Si assume la quantità di verde (1/0.72 della SS che vale 3700/0.72=5138.89t)

-Il trasporto dell’erba medica verde raccolta: 5138.89t

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2.3.2.1 La valutazione del danno

Metodo Eco-indicator 99

Figura 2-9 Il diagramma della valutazione con Eco-indicator 99 del processo Erba medica pianura fresca (CRPA) (con consumi di gasolio)

Figura 2-10 Il diagramma della valutazione con Eco-indicator 99 del processo Erba medica pianura fresca (CRPA) (con consumi di gasolio)

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Metodo IMPACT 2002

Figura 2-11 Il diagramma della valutazione per single score con IMPACT del processo Erba medica pianura fresca (CRPA) (con consumi di gasolio)

Figura 2-12 Il diagramma della valutazione per impact category con IMPACT 2002 del processo Erba medica pianura fresca (CRPA) (con consumi di gasolio)

Si nota che la maggior parte del danno deriva da Respiratory inorganics (a causa dell’Ammoniaca emessa nella coltivazione) e da Land use.

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Il Metodo EPS 2000

Figura 2-13 Il diagramma della valutazione per single score con EPS del processo Erba medica collina fresca (CRPA) (con consumi di gasolio)

Figura 2-14 Il diagramma della valutazione per impact category con EPS del processo Erba medica pianura fresca (CRPA) (con consumi di gasolio)

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Il Metodo EDIP 2003

Figura 2-15 Il diagramma della valutazione per single score con EDIP del processo Erba medica collina fresca (CRPA) (con consumi di gasolio)

Figura 2-16 Il diagramma della valutazione per impact category con EDIP del processo Erba medica pianura fresca (CRPA) (con consumi di gasolio)

Il danno è dovuto principalmente a Resources (uso dei minerali nei macchinari e nei mezzi di trasporto e di lavorazione) e a Terrestrial eutrophication (ammonia in aria a causa dell’uso dei fertilizzanti nella coltivazione)

2.3.2.2 Conclusioni

Con il metodo Eco-indicator99 e IMPACT il danno maggiore si ha in Land use. IMPACT fa emergere anche il danno dovuto Respiratory inorganics. Con EPS il danno massimo è quello dovuto alle risorse e si ha un vantaggio dovuto all’assorbimento della CO2 nella prima fase del ciclo di vita. Con EDIP 2003 il danno massimo si ha nell’uso delle risorse.

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2.3.3 La produzione di erba medica di Pianura biologica

La produzione SS di erba medica di Pianura biologica:

La quantità di sostanza secca prodotta da 35.26ha è:

(8+11+11+11,5+10)*35,26=1815.89t La produzione per ettaro vale 51.5t/ha.

35.26ha coltivati per 5 anni

numero tagli: 5, 6, 5, 6, 5 rispettivamente la sostanza secca è il 93% del vendibile

quantità di sostanza secca: 1815.89t prodotta da 35.26 ha coltivati a medica il vendibile corrispondente a 1815.89 t di SS vale:

1815.89t/0.93=1952.57t

I dati relativi all'uso del suolo, al potere calorifico della biomassa, alla quantità di CO2 assorbita (carbon dioxide, in air) assorbita, alle emissioni in aria, acqua e suolo sono state desunte dal processo Hay extensive, at farm/CH perché non contiene né fitofarmaci né fertilizzazione e considera una coltivazione di 50 anni (3,701/ 0,074019).

Nel caso presente esistono solo le emissioni in aria (N2O e NOx) e in acqua (Nitrati e P e Fosfati).

-L’essiccazione dell’erba medica con l’evaporazione di 987t di acqua. Per il processo di essiccazione si è usato il processo Grass drying/Erba medica pianura biologica (CRPA) ricavato dal processo di banca dati Grass drying/CH sostituendo in esso l’energia termica ottenuta da gas naturale di 5MJ/kg con l’energia termica ottenuta da gas naturale necessaria per evaporare 1l di acqua (dato rilevato sperimentalmente):

902kcal=902*4187J=3.7767MJ.

Inoltre è stata annullato il consumo di energia elettrica.

-Il consumo di energia elettrica necessaria per il funzionamento dell’impianto di essiccazione:

consumo di energia elettrica per ton di vendibile: 55kWh per t di prodotto a fibra lunga. Si assume la quantità di verde (1/0.58 della SS che vale 1815.88/0.55=3301.6t).

-Il trasporto dell’erba medica verde raccolta: 3301.6t

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2.3.3.1 La valutazione del danno

Il Metodo Eco-indicator 99

Figura 2-17 Il diagramma della valutazione con Eco-indicator 99 del processo Erba medica pianura biologica (CRPA) (con consumi di gasolio)

Figura 2-18 Il diagramma della valutazione con Eco-indicator 99 del processo Erba medica pianura biologica (CRPA) (con consumi di gasolio)

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Il Metodo IMPACT 2002

Figura 2-19 Il diagramma della valutazione per single score con IMPACT del processo Erba medica pianura biologica (CRPA) (con consumi di gasolio)

Figura 2-20 Il diagramma della valutazione per impact category con IMPACT del processo Erba medica pianura biologica (CRPA) (con consumi di gasolio)

Si nota che la maggior parte del danno deriva dal Land use, Global warming e Non-renewable energy.

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Metodo EPS 2000

Figura 2-21 Il diagramma della valutazione per impact category con EPS del processo Erba medica pianura biologica (CRPA) (con consumi di gasolio)

Figura 2-22 Il diagramma della valutazione per impact category con EPS 2000 del processo Erba medica pianura biologica (CRPA) (con consumi di gasolio)

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Metodo EDIP 2003

Figura 2-23 Il diagramma della valutazione per impact category con EDIP del processo Erba medica pianura biologica (CRPA) (con consumi di gasolio)

Figura 2-24 Il diagramma della valutazione per impact category con EDIP del processo Erba medica pianura biologica (CRPA) (con consumi di gasolio)

Il danno è dovuto all’esaurimento delle risorse Resources (uso dei minerali nei macchinari e nei mezzi di trasporto e di lavorazione) e a Aquatic eutrophication. Quest’ultima categoria presenta valori unitari (anche se indipendenti dai fertilizzanti che non vengono usati) che sono alti se riferiti alla quantità di erba medica prodotta).

2.3.3.2 Conclusioni

Con il metodo Eco-indicator99 e IMPACT il danno maggiore si ha in Land use. IMPACT fa emergere anche il danno dovuto Respiratory inorganics. Con EPS il danno massimo è quello dovuto alle risorse e si ha un vantaggio dovuto all’assorbimento della CO2 nella prima fase del ciclo di vita. Con EDIP 2003 il danno massimo si ha nell’uso delle risorse.

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2.4 Risultati del confronto

Si confronta 1 kg di erba medica prodotta con i tre tipi di coltivazioni.

Il Metodo Eco-indicator 99

Figura 2-25 Il diagramma della valutazione per single score del danno dei tre processi i produzione della medica con Eco-indicator 99

Figura 2-26 Il diagramma della valutazione per impact category del danno dei tre processi i produzione della medica con Eco-indicator 99

Si nota che il danno minimo è quello della produzione della pianura biologica, soprattutto a causa del minor danno in Respiratory inorganics e in Carcinogens e nonostante il maggiore danno in Land use (a causa della minore produzione per ha).

(25)

Figura 2-27 Il diagramma della valutazione per single score del danno dei tre processi i produzione della medica con IMPACT

Figura 2-28 Il diagramma della valutazione per impact category del danno dei tre processi i produzione della medica con IMPACT

Si nota che il danno minimo è quello della produzione della pianura biologica, soprattutto a causa del minor danno in Respiratory inorganics (in particolare a causa dell’ammonia).

(26)

Il Metodo EPS

Figura 2-29 Il diagramma della valutazione del danno per single score dei tre processi i produzione della medica con EPS 2000

Figura 2-30 Il diagramma della valutazione del danno per impact category dei tre processi i produzione della medica con EPS 2000

Si nota che la produzione di collina e pianura fresca producono un vantaggio. Ciò è dovuto soprattutto a causa del della CO2 assorbita (carbon dioxide, in air) e al minore danno nell’uso delle risorse. Tale vantaggio è maggiore per l’erba medica di pianura biologica.

La pianura biologica produce un danno soprattutto a causa dell’esaurimento delle risorse: si usano quantità di risorse simili e si produce meno erba medica.

(27)

Figura 2-31 Il diagramma della valutazione per single score del danno dei tre processi i produzione della medica con EDIP 2003

Figura 2-32 Il diagramma della valutazione per impact category del danno dei tre processi i produzione della medica con EDIP 2003

Si nota che il danno minimo è quello della pianura fresca soprattutto a causa di un minor danno in Human toxicity soil e Aquatic eutrophication. Quest’ultima categoria è massima nella produzione biologica perché presenta valori unitari (indipendenti dai fertilizzanti) in parte maggiori con una minore produzione di erba medica.

(28)

Se nella produzione di erba medica biologica non si considerano le emissioni in acqua di N, P e fosfati si ottiene:

Figura 2-33 Il diagramma della valutazione per single score del danno dei tre processi di produzione della medica con EDIP 2003.

Il processo della medica biologica non contiene emissioni in acqua di N, P e fosfati.

Figura 2-34 Il diagramma della valutazione per impact category del danno dei tre processi di produzione della medica con EDIP 2003.

2.5 Conclusioni

Con Eco-indicator99 e IMPACT la coltivazione che produce minor danno è la biologica, con EPS la collina e con EDIP la pianura fresca. Se il processo della medica biologica non contiene emissioni in acqua di N, P e fosfati allora anche con EDIP la coltivazione che produce minor danno è la biologica.

(29)

3 Analisi di sensibilità

3.1 Confronto delle tre produzioni di medica con altre coltivazioni

Si confrontano le produzioni di 1 kg di foraggio ottenuto dalle tre coltivazione di erba medica studiate e quello ottenuto dalla produzione di semi di soia nelle seguenti 4 condizioni:

-coltivazione convenzionale in Svizzera: Soy beans IP, at farm. Inventory refers to the production of 1 kg soy beans IP, at farm with a moisture content of 11%. Fresh matter yield/ha at 11% moisture is 2933kg.

-coltivazione biologica in Svizzera: Soy beans organic, at farm. Inventory refers to the production of 1 kg soy beans organic, at farm with a moisture content of 11%. Fresh matter yield/ha at 11%

moisture is 2806kg.

-coltivazione in Brasile: Soybeans, at farm/BR: The functional unit is 1 kg soybeans (fresh mass with a water content of 11 %). Carbon content: 0.388 kg/kg fresh mass. Biomass energy content:

20.45 MJ/kg fresh mass. Yield: 2544 kg/ha. The emissions of N2O and NH3 to air are calculated standard factors for mineral fertilizers from Nemecek et al. 2004 and standard factors for the emission from the crop residue from Ostermayer 2002. The emission of nitrate to water is calculated with a nitrogen loss factor of 30%. The CO2 emissions caused by the transformation from tropical rainforest are calculated as "carbon dioxide, land transformation". The carbon which is bound in the tropical rainforest soil is calculated as "carbon organic matter, soil".

-coltivazione in USA: Soybeans, at farm/US. Produzione 2.64t/ha

Metodo Eco-indicator 99

Figura 3-1 Confronto della valutazione con single score tra Erba medica e soia con Eco-indicator99

(30)

Figura 3-2 Confronto della valutazione per impact category tra erba medica e soia con Eco-indicator99

Si nota che la coltivazione di erba medica produce danni inferiori ai quattro tipi di coltivazione della soia.

Si nota che il danno maggiore è quello della coltivazione brasiliana (Land use e Respiratory inorganics).

Figura 3-3 Confronto della valutazione con single score tra erba medica e soia con IMPACT

(31)

Figura 3-4 Confronto della valutazione per impact category tra erba medica e soia con IMPACT

Si nota che la coltivazione di erba medica produce danni inferiori ai quattro tipi di coltivazione della soia esclusa la coltivazione degli USA soprattutto a causa dei vantaggi in Non-carcinogens e in Terrestrial toxicity a causa dell’assorbimento dello Zn dal terreno.

Il Metodo EPS 2000

Figura 3-5 Confronto della valutazione con single score tra erba medica e soia con EPS

(32)

Figura 3-6 Confronto della valutazione con impact category tra erba medica e soia con EPS

Si nota che la coltivazione di erba medica produce danni inferiori ai quattro tipi di coltivazione della soia, soprattutto a causa della maggiore CO2 assorbita e il minor uso di risorse (esclusa la medica biologica).

Figura 3-7 Confronto della valutazione con single score tra erba medica e soia con EDIP

(33)

Figura 3-8 Confronto della valutazione con impact category tra erba medica e soia con EDIP

Si nota che la coltivazione di erba medica produce danni inferiori ai quattro tipi di coltivazione della soia. Il danno massimo è quello della soia brasiliana soprattutto di Human toxicity soil e, in

particolare a causa del benzene in aria dovuto alle operazioni di abbattimento della foresta pluviale per ottenere terreni agricoli.

Il Metodo IPCC 100a 2007 (versione 071010)

Figura 3-9 Confronto della valutazione con impact category tra erba medica e soia con IPCC100a

Nelle produzioni di erba medica e di soia si considera la sola produzione e quindi il ciclo breve del carbonio non si completa. Si nota che nelle tre produzione di erba medica, nella produzione statunitense di soia e in quella biologica della Svizzera si ha un vantaggio perché è preponderate l’assorbimento della CO2 rispetto alla sua immissione in atmosfera. Invece nella produzione brasiliana e in quella svizzera convenzionale della soia si ha un danno dovuto alla carbon dioxide, land transformation (abbattimento della foresta pluviale) nel primo caso e ad un maggiore produzione di N2O nel secondo caso.

(34)

3.1.1 Conclusioni

Con Eco-indicator99, EPS e EDIP le tre coltivazioni di erba medica producono un danno minore alle produzioni di soia in Svizzera, USA e Brasile.

Con IMPACT la coltivazione di erba medica produce danni inferiori ai quattro tipi di coltivazione della soia esclusa la coltivazione degli USA.

Con IPCC la coltivazione di erba medica produce un vantaggio superiore a quello della soia di USA e Svizzera (biologica).

3.2 Confronto Soia di USA e Brasile con e senza i trasporti in Italia

Figura 3-10 Confronto Soia di USA e Brasile con e senza i trasporti in Italia

Si nota che il trasporto considerato incide sul danno totale del 5.88% nel caso del Brasile e del 25.47% nel caso degli USA.

3.3 Calcolo dell’impatto della produzione della medica italiana

Per determinare la produzione della medica italiana partendo dall’ipotesi che in Italia si abbiano le seguenti percentuali di tipologia di produzione:

• Collina: 30%

• Pianura biologico: 20%

• Pianura: 50%

Si segue uno dei seguenti procedimenti:

1° procedimento

• si calcola la somma delle tre produzione studiate

• si crea un processo che abbia come unità funzionale tale somma, assunta come produzione media annuale in Italia

• si richiamano nel processo i tre processi studiati (collina, biologico e pianura) ciascuno richiamato per una quantità che rappresenti la percentuale sopraindicata del totale

• per calcolare il fattore correttivo da moltiplicare per l’Unità funzionale si risolve l’equazione:

qm*x=p*qtot

(35)

qtot è la somma delle tre produzioni studiate Numero totale di ha:

29.39+35.26+50=114.65ha produzione totale: 6720t

resa media per ha: 6720/114.65=58.613t/ha 2° procedimento

• si calcola il totale della produzione italiana

• si crea un processo che abbia come unità funzionale tale totale

• si richiamano nel processo i tre processi studiati (collina, biologico e pianura) ciascuno richiamato per una quantità che rappresenti la percentuale sopraindicata del totale I risultati dei due procedimenti sono ovviamente uguali.

Riportiamo nel seguito l’analisi del processo con il Metodo Eco-indicator 99 e con IMPACT, l’analisi del confronto con IMPACT delle singole componenti di medica studiate e dei confronti tra la soia e i cinque metodi.

Figura 3-11 Il diagramma della valutazione con Eco-indicator99 del processo Erba medica produzione Italia

Figura 3-12 Il diagramma della valutazione con IMPACT 2002 del confronto tra l’erba medica Italia (processo Erba medica produzione media Italia (generale)) e le singole produzioni

(36)

3.3.1 Analisi dell’LCA del processo Erba medica produzione media Italia (generale) per 1kg di sostanza secca con il Metodo IMPACT 2002+

Figura 3-13 Il diagramma della caratterizzazione con IMPACT 2002 del processo Erba medica produzion media Italia (generale)

SimaPro 7.1 Impact assessment Date: 19/01/2011 Time: 10.36.26 Project Finestre

Title: Analyzing 1 kg 'Erba medica produzione media Italia (generale)' Method: IMPACT 2002+ 051010 V2.02 / IMPACT 2002+

Indicator: Characterization Skip categories: Never Relative mode: Non Impact