Agroenergie e biocarburanti

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1 Agroenergie e biocarburanti Vito Pignatelli ENEA - Dipartimento Biotecnologie, Agroindustria e Protezione della Salute Convegno Produzione energetica e biomasse III^ giornata dell energia pulita Bari, 17 settembre 2009 Consumi finali di energia per settore in Italia nel 2007 (% sui consumi totali pari a ~146 Mtep) Trasporti Industria Residenziale Terziario Altro Fonte: ENEA - Rapporto Energia e Ambiente 2008

2 Produzione di elettricità da biomasse in Italia ( ) GWh Consumo lordo totale di elettricità nel 2007: 360 TWh Fonte: GSE Composizione parco impianti di potenza a biomasse in Italia (per potenza installata in MW) Oli vegetali 10% Biomasse solide 51% Biogas 39% Fonte: APER

3 Composizione parco impianti di potenza a biomasse in Italia (per numero di impianti) Oli vegetali 2% Biomasse solide 17% Biogas 81% Fonte: APER Le possibili filiere agro-energetiche Biocombustibili solidi (legna, pellet ecc.) per riscaldamento e/o produzione di elettricità Biogas per produzione di energia da materie prime agricole ad alto contenuto di umidità Oli vegetali per la trasformazione in biodiesel e la produzione di energia Bioetanolo per impiego diretto e conversione in ETBE

4 Principali caratteristiche di un biocarburante ideale Proprietà e caratteristiche chimico-fisiche il più possibile simili a quelle dei combustibili fossili sostituiti (fungibilità) Produzione da materie prime a basso costo, ampiamente disponibili e facilmente reperibili (competitività) Processi e tecnologie di produzione semplici, affidabili e scalabili, con basso impatto ambientale e consumi energetici contenuti (sostenibilità) Biocarburanti attualmente utilizzati Oli vegetali, ottenuti a partire da colture oleaginose e utilizzati generalmente sotto forma di derivati modificati chimicamente (esteri metilici) con il nome di biodiesel Alcool etilico (bioetanolo), ottenuto da colture zuccherine o amilacee, e suoi derivati di sintesi chimica come gli eteri etil terbutilico (ETBE) ed etil ter-amilico (TAEE) In misura minore oli vegetali puri e biogas (biometano) Tecnologie di produzione da colture agricole dedicate consolidate e mercato in costante espansione

5 Consumi di biocarburanti nell Unione Europea nel ktep 5.898,74 Valori di riferimento CE 1 t biodiesel o olio = 0,86 tep 1 t bioetanolo = 0,64 tep 1 t di biometano = 1,20 tep 7.834, ,51 710,83 24,08 Biodiesel Bioetanolo Biogas Oli vegetali Totale Fonte: Elaborazione ENEA su dati EurObserv ER - Biofuels Barometer, 2009 Possibili impieghi del biogas Produzione di energia elettrica mediante combustione in motori di gruppi elettrogeni o cogeneratori (tecnica più utilizzata) Combustione diretta in caldaia per riscaldamento (caseifici con allevamento suinicolo) Nota: 1 m 3 metano = 9,7 kwh 1 m 3 biogas (60% metano) = 5,8 kwh ~ 2 kwh elettrici Utilizzazione come biocarburante per autotrazione (biometano)

6 L esempio tedesco: produzione di biodiesel da filiera corta in impianti di piccola taglia Container impianto e serbatoi di stoccaggio Impianto Oekotec RMEnergy 1000 della Società Biodiesel Allgaü GmbH Nesselwang - Germania Impianto Oekotec RMEnergy 1000 della Società 3B Diesel GmbH Barnstedt - Germania Terreni utilizzati per la produzione di biocarburanti Unione Europea Superficie utilizzata (milioni di ha) 2,6 % della superficie agricola totale 1,2 Superficie utilizzata (milioni di ha) 12,6 % della superficie agricola totale 11,6 Nord America 8,4 1,9 12 5,4 America Latina 2,7 0,9 3,5 2,4 PVS Asia ,2 Africa e MO - - 0,8 0,3 Totale mondo 13,8 1 34,5 2,5 Fonte: FAO, IEA, 2008

7 Produzione di biodiesel nei Paesi dell Unione Europea. Anni migliaia di t Fonte: European Biodiesel Board, 2009 Superficie necessaria per la produzione di t/anno di biodiesel o bioetanolo ha Girasole Colza Mais Grano tenero Barbabietola Sorgo Topinambur Fonte: Elaborazione ENEA su dati di Bonari e Fernández

8 Una filiera innovativa per la produzione di biogas Coltivazione sperimentale di topinambur presso la discarica di Cupinoro (Bracciano, Roma) - agosto 2009 Principali biocarburanti di seconda generazione Tipologia Biocarburante Materie prime Processo produttivo Bioetanolo Etanolo da cellulosa Idrolisi enzimatica e fermentazione Biocarburanti di sintesi Fischer-Tropsch diesel Gassificazione e sintesi Biometanolo Alcoli superiori (butanolo e altri) Dimetil etere (DME) Ossigenati di sintesi (etanolo + MTHF ecc.) Biodiesel (ibrido fra I a e II a generazione) Hydrodiesel Greendiesel da pirolisi Biolio da microalghe Oli e grassi vegetali e animali Microalghe Idrogenazione catalitica Pirolisi Coltivazione ed estrazione Metano Gas naturale di sintesi (SNG) Gassificazione e sintesi Idrogeno Bioidrogeno Gassificazione Biomasse fermentescibili Fermentazione anaerobica Fonte: IEA Bioenergy Implementing Agreement - From 1st to 2nd Generation Biofuel Technologies (novembre 2008)

9 Percorrenza stimata per veicoli alimentati con biocarburanti prodotti da 1 ha di coltura Biometano BTL Biodiesel da colza Etanolo da cereali Fonte: elaborazione ENEA su dati FNR (Fachangentur Nachwachsende Rahstoffe e. V. (2009) Le priorità di intervento nel contesto attuale Promuovere e favorire lo sviluppo di filiere agro-energetiche integrate per la produzione di biocarburanti e biocombustibili e la costituzione di distretti agro-energetici per la generazione distribuita di energia rinnovabile da parte del sistema agricolo nazionale Sviluppare e trasferire al comparto produttivo innovazione incrementale per il miglioramento delle tecnologie (raccolta, trasformazione e conversione energetica delle biomasse) utilizzate per le attuali filiere produttive e, in prospettiva, per la produzione di nuove tipologie di biocarburanti