Bilanci di CO2 eq in agricoltura e possibilità di miglioramento offerte dalle nuove tecnologie. Arpa Piemonte - Dipartimento Provinciale di Cuneo

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Albino Grosso
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1 Bilanci di CO2 eq in agricoltura e possibilità di miglioramento offerte dalle nuove tecnologie Arpa Piemonte - Dipartimento Provinciale di Cuneo Silvio Cagliero Enrico Brizio Torino, 17 novembre 2011

Aspetti ambientali legati all energia da fonte rinnovabile digestione anaerobica (letami/liquami + colture energetiche) combustione/gassificazione di legna

aria; limitazione/controllo delle emissioni; uso delle M.T.D.; bilanci emissivi positivi; efficienza energetica (anche termica!

2 Aspetti ambientali legati all energia da fonte rinnovabile digestione anaerobica (letami/liquami + colture energetiche) combustione/gassificazione di legna (steam/organic Rankine cycle) olio vegetale (motori) da molto lontano spinta: odori, stabilità biologica, produzione di energia e limiti di qualità dell aria; limitazione/controllo delle emissioni; uso delle M.T.D.; bilanci emissivi positivi; efficienza energetica (anche termica!); origine e trasporto delle biomasse; odori (& VOC); temi legati al global warming; aspetti ambientali della produzione di biomasse (acqua, fertilizzanti, uso del territorio, trasporti); NOx

3 CO 2 : rapporto con gli scenari regionali e nazionali Fonte: ARPA CN + Provincia CN + FA T.Fenoglio

4 Inventario provinciale delle emissioni (PM 10 primari+secondari) NB: il dato di particolato secondario stimato si riferisce alla quota inorganica, ovvero ai contributi derivanti da NOx, SOx e NH 3 Fattori di formazione del particolato secondario: SO ; NO x 0.88; NH Fonte: EEA Fonte: ARPA CN

5 Agricoltura in Provincia di CN: dati salienti La Provincia di Cuneo è caratterizzata da un attività di allevamento intensivo: abitanti; bovini suini avicoli 5. che producono reflui zootecnici per più di 8 milioni di tonnellate all anno; 6. Nella Provincia, ha sono destinati alla produzione di mais ( in Regione Piemonte) e ha ( in Regione) ad altri cereali (grano, sorgo, triticale). Azoto escreto: t/y Azoto nei concimi: t/y

6 Inventario provinciale delle emissioni (NH 3 agricolo) ~ t/y in atmosfera Fonte: ARPA CN + Provincia CN + FA T.Fenoglio

Inventario provinciale delle emissioni (CH 4 agricolo) ~ 35.

7 Inventario provinciale delle emissioni (CH 4 agricolo) ~ t/y in atmosfera Fonte: ARPA CN + Provincia CN + FA T.Fenoglio

Inventario provinciale delle emissioni (N 2 O agricolo) ~ 1.

8 Inventario provinciale delle emissioni (N 2 O agricolo) ~ t/y in atmosfera Fonte: ARPA CN + Provincia CN + FA T.Fenoglio

9 Emissioni complessive di gas serra dall agricoltura Fonte: ARPA CN

10 Provincia di Cuneo: le potenzialità per la digestione anaerobica bovini suini (8 Mton di reflui) ha x mais, ha per altri cereali DGR 28/09/2009 n stabilisce che il 5% dei campi coltivati possono essere dedicati alle energy crops per la DA: t/a di mais t/a di altri cereali potenziale produttivo sostenibile della co-da in provincia di CN: Al netto del riscaldamento dei digestori 13,5% del consumo provinciale Fonte: ARPA CN

11 Impianti a biogas autorizzati in provincia di CN al 31/12/ impianti a biogas regolarmente autorizzati alimentazione: t/a reflui bovini t/a liquami suini, t/a mais t/y altri cereali (42% del tot) energia termica dispersa per il 70-80% del disponibile Fonte: ARPA CN

Peso delle emissioni indirette di GHG dallo stoccaggio a valle della co-da NB: il dato Arpa trascura il contributo di CH 4 e di N 2 O del motore a c.i. nonché le emissioni legate a trasporto e coltivazione della biomassa G.

12 Peso delle emissioni indirette di GHG dallo stoccaggio a valle della co-da NB: il dato Arpa trascura il contributo di CH 4 e di N 2 O del motore a c.i. nonché le emissioni legate a trasporto e coltivazione della biomassa G.A. Blengini et al. / Resources, Conservation and Recycling 57 (2011) Benefici ambientali 496 g CO2eq/kWh el 270 g CO2eq/kWh th Fonte: ARPA CN

Bilancio di gas serra nella configurazione sostenibile Produzione elettrica: 496 g CO2/kWhe; Massima cogenerazione (gas e gasolio) 10.

13 Bilancio di gas serra nella configurazione sostenibile Produzione elettrica: 496 g CO2/kWhe; Massima cogenerazione (gas e gasolio) t CH4/y sono evitati dalla gestione tradizionale dei reflui; Potenziale di post-metanazione dallo stoccaggio digestato: 5% del biogas prodotto (192 g CO2 eq/kwhe); Si trascura l incremento di volatilizzazione di NH t CO2 eq/y con recupero del biogas da stoccaggio (>10% delle emissioni di CO2 provinciali) Fonte: ARPA CN

14 Bilancio di gas serra nella configurazione autorizzata Produzione elettrica: 496 g CO2/kWhe; Cogenerazione al 25% del disponibile (gas e gasolio) 258 t CH4/y sono evitati dalla gestione tradizionale dei reflui; Emissioni indirette della co-da (600 g CO2 eq/kwhe); Si trascura l incremento di volatilizzazione di NH t CO2 eq/y con recupero del biogas da stoccaggio vantaggi in termini di gas serra sono vanificati dalle emissioni indirette e dallo scarso uso del termico le emissioni indirette prese a riferimento vengono confermate da elaborazioni Arpa (400 ± 67 g CO2eq/kWhel) nonchè da dati LCA del PoliTO (542 g CO2eq/kWhel per una alimentazione 50-50) Fonte: ARPA CN

15 Bilanci ambientali a scala regionale e locale Configurazione sostenibile t/y di PM 10 secondari!! Configurazione autorizzata Aumento del contenuto di azoto del digestato ( t N/a) t/y di PM 10 secondari!!

16 Confronto tra fonti fossili ed energie rinnovabili * *cui si sommano oltre 100 t/y di NH 3 aggiuntive se non diversamente contenute

17 Database per i bilanci emissivi delle FER maggiori preoccupazioni: emissioni indirette di CO2 dalle fonti rinnovabili; emissioni di NOx e PM dalle FER (anche quando le MTD sono applicate); efficienza energetica e recupero dell energia termica disponibile Fonte: ARPA CN

18 Conclusioni: la via alla sostenibilità è tecnologica La produzione di energia da fonte rinnovabile può comportare pesanti conseguenze ambientali, quali il peggioramento della qualità dell aria, in particolare in regioni delicate come la pianura padana. I punti chiave per la sostenibilità di tali soluzioni energetiche sono: perseguimento di bilanci emissivi positivi o neutri sulla scala locale (impiego dell energia termica cogenerabile, scelte coerenti di dimensione e localizzazione degli impianti) B.A.T. tecniche di abbattimento & scelte di processo teleriscaldamento, utenze termiche industriali, concentrazione/evaporazione digestato SCR, ossidazione termica e catalitica, produzione biometano HRT, regime termico, stoccaggio captato e combustione (!) Abbattimento NH 3, copertura degli stoccaggi, produzione fertilizzante alto secco, spandimento BAT prospettive pianificatorie: scarti agricoli, sottoprodotti o colture energetiche (l impatto della coltivazione di diverse colture energetiche necessita di essere chiarito, così come il consumo di acqua e fertilizzanti)? In quali proporzioni con i liquami?

19 Tendenza alla compatibilità e sfide tecnologiche post-combustore termico rigenerativo: rispetto del limite di COT, effetto SNCR sugli NOx, surplus termico, eliminare catox verifica dei consumi energetici e del recupero termico a valle; combustione magra: riduzione a 250 mg NOx/Nm 3, migliore assorbimento delle oscillazioni del biogas verifica del rendimento elettrico; uso di SCR: riduzione a 150 mg NOx/Nm 3, combustione meno magra verifica della sostenibilità economica vs taglia di impianto e del recupero termico a valle (Dp), necessità di pre-trattamento del biogas; riduzione delle biomasse agricole, scelta di biomasse meno impattanti, ricorso a sottoprodotti; recupero del biogas residuale e strippaggio dell ammoniaca; utilizzo dell energia termica per essiccazione evaporazione concentrazione del digestato e produzione di fertilizzanti ad alto secco; upgrading del biogas bio-metano

20 Strippaggio dell ammoniaca nella vasca di stoccaggio 300 Nm 3 /d absorbing tower 98 m 3 /d

21 Efficienza di rimozione dell ammoniaca 300 Nm 3 CH 4 /d = 48 kwe kwth Max power requirement = 62 kw max thermal requirement = 53 kw during the winter 1) Reduce hydrostatic head 2) Increase post-methane production up to 5 times 3) Strong public subsidies Fonte: ARPA CN

22 Tecniche per l upgrading del Biogas: rimozione della CO 2 Massimo contenuto di CO 2 nel bio-metano: 3% v/v Any 1% of methane loss corresponds to the ordinary CH 4 slip from the engine (50 g CO 2eq /kwh e ) Water scrubbing PSA Recirculation to reduce CH 4 losses Post-combustor to reduce CH 4 losses

23 Grazie dell attenzione! Arpa Piemonte - Dipartimento Provinciale di Cuneo

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