Un metodo di stima delle potenzialità economiche ed ambientali delle colture energetiche: il caso dell Emilia Romagna

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1 POLITECNICO DI MILANO FACOLTÀ DI INGEGNERIA CIVILE, AMBIENTALE E TERRITORIALE Un metodo di stima delle potenzialità economiche ed ambientali delle colture energetiche: il caso dell Emilia Romagna Parchi locali, prime esperienze e prospettive future Cislago,, 19 maggio 2007 Ing. Antonio Lazzarin Ing. Renato Razzano SCOPO DEL LAVORO Definizione di un metodo integrato per la stima delle potenzialità delle biomasse da colture energetiche. FASI 1. Selezione delle aree idonee alle colture (tramite GIS) 2. Quantificazione della biomassa ottenibile 3. Analisi economica e ambientale 4. Ipotesi di utilizzo della biomassa Applicazione del metodo sul territorio dell Emilia Romagna. Lo studio si colloca nell ambito del progetto E.C.A.T.E.: Efficienza e Compatibilità Ambientale delle Tecnologie Energetiche 1

2 Vantaggi ambientali produzione di energia CO 2 neutral emissioni evitate (SO 2 CO benzene) Vantaggi Criticità economici riduzione emissione della di particolato dipendenza e NO energetica x problemi nuovo impulso di trasporto al settore e stoccaggio agricolo tecnologie in fase sperimentale Vantaggi sociali valorizzazione delle aree rurali inversione del fenomeno dell abbandono delle campagne Short Rotation Forestry: breve turnazione, elevata densità e gestione meccanizzata delle operazioni colturali Vantaggi SRF: contrasto dei fenomeni erosivi fitorimediazione consumo di risorse nutritive contenuto Criticità SRF: impatto sul paesaggio acidificazione suolo consumo di risorse idriche elevato Schema del processo di produzione (ciclo 15 anni): preparazione del terreno e impianto sviluppo vegetativo raccolta dicioccatura e ripristino del terreno 0 2 [ ] 15 anni 2

3 Vantaggi: elevata produttività di biomassa limitate operazioni colturali buona resistenza a periodi siccitosi e capacità di sviluppo su vari terreni Criticità: flessione permanente del fusto in caso di forte vento o tempesta (allettamento) Schema del processo di produzione (ciclo annuale): preparazione del terreno e semina sviluppo vegetativo raccolta nuova lavorazione del terreno maggio (anno 1) settembre (anno 2) Caratteristiche comuni per specie SRF: rapidità di accrescimento alta produttività buona adattabilità e resistenza elevata capacità pollonifera Compatibilità agroclimatica con il territorio regionale Disponibilità di sperimentazioni recenti sul territorio nazionale Necessità di un paragone con le colture erbacee Salice: Salix alba Robinia: Robinia pseudoacacia Cloni di pioppo: Lux I-214 BL Costanzo Bassi input colturali (Low Input LI) (differenze) Alti input colturali (High Input HI) Irrigazione: Irrigazione: solo Sorgo 1 anno da fibra: annuale Fertilizzazione: Sorghum bicolor L. Fertilizzazione: Moench solo 2 anno biennale 3

4 Obiettivo: localizzare sul territorio regionale le aree idonee alle coltivazioni energetiche (SRF ed erbacee) e quantificare la produzione potenziale di biomassa. Criticità: necessità di una descrizione dettagliata del territorio regionale in termini di: pedologia locale carta pedologica 1: morfologia (quote e pendenze) Digital Elevation Model (250 m) analisi GIS-based uso del suolo agricolo ISTAT - Agricoltura (comunale) Obiettivo: localizzare sul territorio regionale le aree idonee alle coltivazioni energetiche (SRF ed erbacee) e quantificare la produzione potenziale di biomassa. Criticità: necessità di una descrizione dettagliata del territorio regionale in termini di: pedologia locale carta pedologica 1: morfologia (quote e pendenze) Digital Elevation Model (250 m) uso del suolo agricolo ISTAT - Agricoltura (comunale) Fasi: 1. Selezione delle aree idonee alle coltivazioni energetiche criteri pedologici, morfologici e naturalistici 2. Ripartizione delle specie su tali aree criteri pedologici (esigenze delle singole specie) 3. Quantificazione delle superfici agricole effettivamente coltivabili criteri relativi all uso del suolo agricolo attuale 4

5 Selezione delle aree idonee alle coltivazioni energetiche Criteri fase 1: pendenza (< 20%) quota (< 750 m slm.) ph (da 5.0 a 8.5) assenza di ghiaia e/o rocce profondità utile alle radici (> 50 cm) evitare zone di interesse ambientale e/o naturalistico meccanizzazione operazioni colturali esigenze agroclimatiche esigenze pedologiche generali impatto paesaggistico area idonea km 2 Ripartizione delle specie sulle aree idonee Criteri fase 1: pendenza (< 20%) quota (< 750 m slm.) ph (da 5.0 a 8.5) assenza di ghiaia e/o rocce profondità utile alle radici (> 50 cm) evitare zone di interesse ambientale e/o naturalistico Criteri fase 2 (arboree): esigenze pedologiche delle specie pioppo (clone I-214) pioppo (clone BL-C) pioppo (clone Lux) salice robinia medesime esigenze Erbacee (sorgo): non presenta ulteriori esigenze area idonea km 2 5

6 Quantificazione delle superfici agricole effettivamente coltivabili ISTAT, Censimento Agricoltura 2001 aggregazione dati a livello comunale Superficie agricola a riposo: RIP Superficie agricola non utilizzata: SANU terreni lavorati o non che fanno parte della rotazione delle superfici seminate colture erbacee: ciclo annuale terreni potenzialmente utilizzabili con normali operazioni colturali colture arboree (SRF): ciclo 15 anni RIP SANU sorgo SRF Nel contesto locale la robinia si configura come una delle specie più adeguata Specie I-214 Lux BL-C Robinia Sorgo (*) Resa [t.ss. ha-1 anno -1 ] (*) produttività molto variabile in seguito a eventi meteorologici avversi! 6

7 Valutazione economica ( ha -1 anno -1 ) rendita = R + Inc - C Ipotesi: rendita media annua del produttore (i = 3%) vendita franco partenza 2 prezzi di vendita (50 e 70 t s.s. -1 ) Ricavi vendita della biomassa Incentivi -Reg.UE1257/99 (arboree) -riforma PAC -PSR (3 specie) Costi impianto e gestione; beneficio fondiario centrali termoelettriche impianti di teleriscaldamento mais Rendita media annua: incentivi UE aggiunta incentivo PSR Valutazione del flusso di GHG in fase di coltivazione (t CO 2 eq ha -1 anno -1 ) flusso = rimozione - emissioni biomassa epigea (50% C in peso) biomassa ipogea (20% epigea) suolo (0,2 tc ha -1 anno -1 ) fonte: IPCC, 2000 operazioni colturali trasporto franco partenza fonte: Dubuisson et al.,

8 3 alternative di utilizzo: Caldaie domestiche 100 kw t Energia elettrica e teleriscaldamento 1,1 MW e - 12 MW t Energia elettrica 40 MW e Considerazioni finali: possibilità di impianto sfruttando superfici incolte opportunità di utilizzo dei residui delle operazioni di potatura limitati apporti energetici per le cure colturale (robinia) necessità di approvvigionamento locale all impianto di conversione opportunità di sviluppo di una filiera agro-energetica rendita economica dell agricoltore dipendente dagli incentivi, ma comparabile con le più diffuse colture alimentari possibilità di investire parte dei profitti per la valorizzazione e il recupero di altre aree 8

9 POLITECNICO DI MILANO FACOLTÀ DI INGEGNERIA CIVILE, AMBIENTALE E TERRITORIALE GRAZIE PER L ATTENZIONEL Ing. Antonio Lazzarin Ing. Renato Razzano 19 maggio 2007 Schemi colturali HI e LI Per i cloni di pioppo sono considerati due schemi colturali, che definiscono la frequenza delle operazioni in campo Alto input colturale (High Input) Basso input colturale (Low Input) irrigazione annuale fertilizzazione in copertura (N,P,K) biennale irrigazione solo 1 anno fertilizzazione in copertura (N,P,K) solo 2 anno I due livelli di input colturale determinano differenti rese in termini di biomassa prodotta (ton s.s. ha -1 ) 9

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