Aspetti ambientali del biogas in Lombardia: studio LCA

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Sabrina Ranieri
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1 Aspetti ambientali del biogas in Lombardia: studio LCA Giuliana D Imporzano, Laura Terruzzi, Fabrizio Adani GRUPPO RICICLA DiSAA - Università degli Studi di Milano Lab. Suolo e Ambiente, via Celoria 2, Milano Lab. Biomasse e Agroenergia, Parco Tecnologico Padano, Via Einstein, Loc. C.na Codazza, Lodi. Tel Fax gruppo.ricicla@unimi.it

2 DEFINIZIONE LCA è una analisi per valutare gli impatti ambientali di un prodotto, processo o attività, attraverso la quantificazione dei consumi di materia ed energia e delle emissioni nell ambiente L analisi riguarda l intero ciclo di vita del prodotto ("dalla culla alla tomba"):

3 VANTAGGI Descrivere una realtà in termini quantitativi nella sua interezza Descrivere secondo una struttura standardizzata Confrontare la realtà oggetto di studio con altri scenari Attribuire correttamente gli impatti Intervenire sui punti critici in maniera mirata

4 UNA QUESTIONE DI METODO Per conoscere e capire una realtà e molto diverso considerare un dettaglio o l intero contesto di cui il dettaglio è parte

5 LIVELLO DI INDAGINE DIGESTORE PROVINCIALE: gli impianti della provincia di Cremona sono stati trattati come un unico digestore CREMONA

6 UNITA FUNZIONALE: CONCLUSIONI 1kWh elettrico prodotto Confini del sistema

7 ORIGINE E QUALITA DEI DATI DESCRIZIONE DELLA REALTA : QUESTIONARI composizione del mix di alimentazione gestione del digestato Piani colturali. PROGETTI E PROVE DI CAMPO (es. progetto BioBi, progetto VALORE, progetto NERØ): emissioni in aria e suolo, caratterizzazione biomasse, fattori di sostituzione fertilizzanti, DATI DA BIBLIOGRAFIA linee guida e metodologie riconosciute a livello nazionale o internazionale es. IPCC, RegioneLombardia, ecc- letteratura scientifica DATI DA DATABASE Ecoinvent: materiali costruzione impianti, trasporti, mix energetici da fonti fossili, produzione fertilizzanti chimici

8 SOFTWARE Database: Ecoinvent v2.2 VALUTAZIONE DELL IMPATTO

9 METODO DI VALUTAZIONE ReCiPe method, hierarchist version, European normalization, mid- and end-point indicators Quantifica gli impatti in 18 indicatori specifici (midpoint) aggrega, attraverso un set di pesatura, in 3 indicatori endpoint Ozone depletion Human toxicity Ionising radiation Photochemical oxidant formation Particulate matter formation Climate change Terrestrial ecotoxicity Terrestrial acidification Agricultural land occupation Urban land occupation Natural land transformation Marine ecotoxicity Marine eutrophication Freshwater eutrophication Freshwater ecotoxicity Water depletion Metal depletion Fossil depletion human health ecosystems resources

10 NUMERI DELL IMPATTO Digestore provinciale CREMONA, indicatori midpoint (metodo: ReCiPe Midpoint (H) V1.06/Europe ReCiPe H)

11 CONFRONTI E CONTESTO % MIX ENERGETICO BIOGAS CREMONA NO BIOGAS CREMONA azoto coltivazioni (metodo: ReCiPe Midpoint (H) V1.06/Europe ReCiPe H)

12 AREE DI FORTE MIGLIORAMENTO DEGLI IMPATTI: 1) USO EFFICIENTE DELL AZOTO 2) RIDUZIONE DEGLI IMPATTI COLTURALI

13 USO DEL DIGESTATO : FERTILIZZANTE AMMONIACALE A PRONTO EFFETTO Azoto organico 3. ingestato minore è l apporto di N-org. al suolo minore sarà la presenza di N-NO 3 lisciviabile (SØRENSEN and MØLLER, 2008) MINERALIZZAZIONE AZOTO 3. Digestato Azoto NH 3 prontamente disponibile

14 GESTIONE DEL DIGESTATO : INIEZIONE EMISSIONI DI AMMONIACA Digestato distribuzione superficiale Digestato distribuzione per iniezione Carozzi, Riva, Acutis, Tambone, Adani, 2012 Progetto - NERØ Regione Lombardia BKG - media μg 0 13/5 14/5 15/5 16/5 17/5 18/5 19/5 20/5 21/5 22/5 23/5 24/5

15 GESTIONE DEL DIGESTATO : DISTRIBUZIONE IN COPERTURA Progetto PILOTA SATA Regione Lombardia Progetto - NERØ Regione Lombardia

16 AZZERAMENTO DELLA FERTILIZZAZIONE MINERALE Progetto - NERØ Regione Lombardia TKN TAN TAN/TKN g N kg -1 g NH 4 -N kg -1 % Presemina Dig. TQ % Az. 1 Copertura Dig. TQ % Dig. SL % Az. 2 Presemina Dig. TQ %

17 AZZERAMENTO DELLA 50 FERTILIZZAZIONE MINERALE minerale Az. 1 Az. 2 minerale Resa digestato Progetto - NERØ Regione Lombardia digestato 30 Resa (t tq ha -1 ) 20 Resa (t ha -1 ) T 1 T 2 T 3 T 4 Grafico 1-a: resa trinciato di mais tq nelle diverse tesi T1 = bianco - bianco T2 = digestato tq superficiale - digestato tq iniettato T3 = urea - urea T4= digestato tq iniettato - separato liquido iniettato 0 T 1 T 2 T 3 T 4 Grafico 1-b: resa trinciato di mais tq nelle diverse tesi T1 = bianco - concimazione localizzata T2 = digestato tq superficiale - concimazione localizzata T3 = urea - concimazione localizzata T4= digestato tq interrato - concimazione localizzata

18 SOSTITUIRE L AZOTO DI SINTESI: PERCORSI. il Gruppo Ricicla dell Università degli Studi di Milano e Regione Lombardia hanno proposto dei criteri tecnici per sostituire completamente l azoto di sintesi con l azoto contenuto nel digestato La proposta tecnica si basa sul fatto che il digestato con un alto tenore di azoto ammoniacale (N-NH 4 /Ntot > 0.7) è assimilabile (medesima efficienza) ad un fertilizzante azotato tipo urea o solfato ammonico. Se gestito correttamente: i.e. vasche di stoccaggio coperte ed utilizzo per iniezione o interramento immediato.

19 Proposta Gruppo Ricicla e Regione Lombardia : Testo approvato dalla conferenza Stato Regioni Frazione liquida = concime chimico se: Digestione efficiente + separazioni efficienti Efficienza di utilizzo alla coltura N-NH 4 > 70-80% 90% Digestione efficiente secondo parametri: Stabilità biologica Aspetti igienico-sanitari Titolo N tot Titolo N- NH 4 Efficienza di utilizzo dose N a bilancio coltura copertura vasche di stoccaggio distribuzione con iniezione, interramento immediato o fertirrigazione localizzata

20 DECRETO SVILUPPO (DL 83, 22 GIUGNO 2012) Decreto Sviluppo (dl 83, 22 giugno 2012) cita testualmente: è considerato sottoprodotto il digestato ottenuto in impianti aziendali o interaziendali dalla digestione anaerobica, Decreto Sviluppo (dl 83, 22 giugno 2012).sono definite le caratteristiche e le modalità di impiego del digestato equiparabile, per quanto attiene agli effetti fertilizzanti e all'efficienza di uso, ai concimi di origine chimica

21 EFFETTO USO EFFICIENTE DELL AZOTO (metodo: ReCiPe Midpoint (H) V1.06/Europe ReCiPe H)

22 AREE DI FORTE MIGLIORAMENTO DEGLI IMPATTI: 1) USO EFFICIENTE DELL AZOTO 2) RIDUZIONE DEGLI IMPATTI COLTURALI uso di energy crop a basso basso impatto

23 Arundo donax L. Pianta rizomatosa, erbacea, perenne e alofita; Alta resistenza a virus, malattie, carenze idriche e di nutrienti, salinità. Alte rese di biomassa con ridotti input agronomici

24 CONTRIBUTO DI ARUNDO ALLA RIDUZIONE DEGLI IMPATTI COLTURALI NO Diserbanti NO Pesticidi NO irrigazione Forte riduzione delle lavorazioni

25 RESE Paese Sostanza secca Fonte U.S. 171 Mg ha -1 Spencer et al., 2006 U.S. 155 Mg ha -1 Giessow, 2011 U.S. 49 Mg ha -1 Ambrose et al., 2007 India Mg ha -1 Sharma et al., 1998 Australia Mg ha -1 Williams et al., 2008 Italia 30 Mg ha -1 Angelini et al., 2005 Spagna (I anno) 1.3 Mg ha -1 Hidalgo et al., 2000 Spagna (II anno) 20 Mg ha -1 Hidalgo et al., 2000 Spagna (III anno) 45.9 Mg ha -1 Hidalgo et al., 2000 Grecia Mg ha -1 Papazoglou et al., 2007 Grecia 15.6 Mg ha -1 Soldatos et al., 2004 Nord Italia (I anno) 6 Mg ha -1 GRUPPO RICICLA Nord Italia (II anno) 26 Mg ha -1 GRUPPO RICICLA Nord Italia (III anno) 74 Mg ha -1 GRUPPO RICICLA Centro Italia Mg ha -1 Amaducci, 2012 Centro Italia 37.7 Mg ha -1 Angelini et al., 2009 Centro Italia 17 Mg ha -1 Di Candilo et al., 2012 Sud Italia (I anno) 10.6 Mg ha -1 Cosentino et al., 2006 Sud Italia (II anno) 22.1 Mg ha -1 Cosentino et al., 2006 Sud Italia Mg ha -1 Cosentino et al., metri

26 ADESSO : Arundo donax nel 2013 Oltre 25 ettari coltivati ad Arundo in sostituzione di altre colture in Lombardia. Attecchimento prossimo al 100% con piantine micropropagate Piante di 1.5/2 metri già al primo anno Possibilità di ridurre le superfici a energy crop

27 EFFETTO USO DI ENERGY CROP A BASSO IMPATTO (ARUNDO) (metodo: ReCiPe Midpoint (H) V1.06/Europe ReCiPe H)

28 CONFRONTI % (metodo: ReCiPe Midpoint (H) V1.06/Europe ReCiPe H) ENERGIA DA FONTE FOSSILE BIOGAS CREMONA BIOGAS CREMONA virtuoso + arundo

29 IMPATTO SINTETICO (metodo: ReCiPe Endpoint (H) V1.06/Europe ReCiPe H/A)

30 CONCLUSIONI I) La gestione dell azoto e le pratiche colturali sono le principali voci di impatto della filiera del biogas così come condotta in Lombardia

31 II) CONCLUSIONI Esistono importanti margini di miglioramento del sistema biogas USO EFFICIENTE DELL AZOTO: uso del digestato: fertilizzante ammoniacale a pronto effetto correttagestione digestato (iniezione e distribuzione in copertura) azzeramento del fertilizzazione minerale copertura stoccaggi USO DI ENERGY CROP A BASSO IMPATTO (ARUNDO)

32 CONCLUSIONI III) La produzione di energia dalla filiera biogas (in uno scenario virtuoso praticabile ora) consente di ridurre significativamente gli impatti sulle risorse, sull ecosistema e sulla salute umana

33 Vi ringrazio per l attenzione.

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