Nicola Colonna Benefici ed impatti ambientali delle tecniche sperimentate

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1 Nicola Colonna Benefici ed impatti ambientali delle tecniche sperimentate M.Stefanova, F. Colucci ENEA A. Zamagni, G. Garavini e D. Tonon Ecoinnovazione

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4 La CO2 atmosferica è in aumento Osservatorio Mauna Loa Isole Haway Oscillazioni periodiche annuali Emisfero Nord, Effetto vegetazione Carbon sink

5 Kyoto Parigi 2015 Evoluzione degli accordi e di cambiamento climatico. politiche azioni e misure per contrastare il Kyoto 97 Periodo di impegno , l'agricoltura ne resta fuori, il settore forestale è parzialmente incluso per la parte relativa al carbon stock Parigi 2015 Post Kyoto nuovi accordi - l'agricoltura e LULUCF entrano nel processo di negoziazione. UE Strategia 2030 L'agricoltura è tra i settori non ETS e LULUCF hanno un ruolo ed una responsabilità

6 Misure di mitigazione gli elementi di riferimento attraverso i quali misurare la sostenibilità delle filiere produttive sono l'energia e le emissioni Economia a basse emissioni di carbonio (SEC (2011) 289) Obiettivo di diminuzione di GHG per il settore agricolo del % entro il 2030 ed un altro più ambizioso (42-49 %) entro il Per favorire la transizione verso un economia a bassa intensità di carbonio, la Commissione suggerisce che debba essere stabilito un opportuno sistema di incentivi per raggiungere gli obiettivi fissati al Il progetto AGRICARE è stato finanziato nell'ambito dell'area tematica Environment Policy and Governance e deve quindi rispondere ad una necessità quella di interrogarsi su come l'agricoltura possa contribuire a mitigare le emissioni e suggerire quali possano essere le politiche piu idonee

7 Agricoltura ed emissioni L agricoltura fornisce un contributo rilevante alle emissioni nazionali di GHG Inventario N.I.R. : Interazione e magnitudo Settori VS Emissioni Gli agroecosistemi svolgono un duplice ruolo di assorbitori/emettitori di gas serra (CO2, CH4, N2O)

8 L'agricoltura e le politiche di mitigazione Il settore agricolo è chiamato a contribuire agli sforzi per la riduzione delle emissioni in atmosfera di gas ad effetto serra (GHG) Opzioni: Riduzione delle emissioni dirette (mezzi e macchine) Mantenimento o aumento del carbonio nei suoli (carbon stock) Riduzione delle emissioni indirette (fertilizzanti, pesticidi etc.)

9 Fabbisogno energetico lordo (GER) Impiego Mezzi Meccanici Impiego Mezzi Tecnici Lavorazioni Concimi Operazioni colturali Diserbanti Distribuzione concimi Insetticidi/fungicidi Pompaggi Acqua Operazioni raccolta Materiale propagazione Somma Input MJ/ha Contabilità analitica di tutti i flussi di energia fossile diretta e indiretta connessi a ciascuna operazione colturale per la coltivazione di un ettaro

10 Bilancio energetico Contabilità analitica dell energia contenuta nel prodotto utile e negli eventuali sottoprodotti tal quali e rapporto con gli input complessivi NE Somma Input MJ/ha Somma Output MJ/ha Output/Input Rappresenta la sintesi dell efficienza d uso delle risorse impiegate sia quelle naturali che quelle immesse come input dall uomo. Risultati: Analisi comparata degli input, Resa energetica (MJ/ton), Spesa energetica ad ha, Efficienza Energetica (MJ/MJ)

11 Bilancio energetico coltura Input energetici MJ/ha: COLZA 1 anno La spesa energetica maggiore è risultata quella per le lavorazioni e la fertilizzazione nelle diverse tipologie di prove. Le prove Convenzionali hanno una spesa energetica diretta maggiore delle conservative. Le prove con applicazioni variabili mostrano valori di spesa energetica sempre inferiore alle applicazioni uniformi

12 Bilancio energetico coltura Input energetici MJ/ha: Soia 2 anno

13 Bilancio energetico coltura Sintesi degli input energetici per la coltivazione di un ettaro di MAIS, Primo anno La spesa energetica è piu elevata per le macchine per la raccolta e le lavorazioni, l'irrigazione e le concimazioni. La tecnica Convenzionale mostra consumi energetici per le macchine sempre superiori alle tecniche conservative. La spesa energetica indiretta è maggiore nelle prove conservative

14 Bilancio energetico coltura Input energetici MJ/ha: MAIS 1 anno MJ/ha irrigazione essiccazione concimazioni difesa seme meccanizzazione CT MT.U 3 MT.V 4 5 ST.U 6 ST.V 7 NT.U NT.V Spesa energetica è elevata per la fertilizzazione, irrigazione, difesa e lavorazioni

15 Indice efficienza energetica I Confronto tra prove con e senza gestione variabile degli input: in ordinata l indice di efficienza energetica MJ Input/ MJ Output Efficienza Energetica 0,40 0,35 0,30 0,25 0,20 0,15 0,10 0,05 0,00 GESTIONE UNIFORME GESTIONE VARIABILE

16 Indice efficienza energetica II Confronto tra prove con e senza gestione variabile degli input: in ordinata l indice di efficienza energetica Efficienza Energetica 0,30 0,25 MJ Input/MJ Output 0,20 0,15 0,10 0,05 GESTIONE UNIFORME GESTIONE VARIABILE 0,00

17 Metodologia LCA ISO (2006) ISO (2006) Fornisce informazioni robuste per identificare, quantificare e prevenire lo spostamento dei problemi ambientali tra le diverse fasi del ciclo di vita, e tra i diversi aspetti ambientali; Consente di confrontare tra loro diversi sistemi/prodotti/tecnologie che svolgono la stessa funzione; Adotta un approccio bottom-up: considera il contributo di ciascun input e output lungo il ciclo di vita e ne valuta il contributo ai diversi aspetti ambientali Consente di identificare trade-offs e di valutare opzioni di ottimizzazione

18 LCA in AGRICARE Obiettivi dello studio Identificazione degli aspetti ambientali significativi associati a diverse gestioni del suolo (minimum tillage, strip tillage, no-tillage e convenzionale) e delle colture (colza, frumento, mais e soia), per capire dove migliorare; Comparazione degli impatti ambientali potenziali relativi a diverse gestioni del suolo considerando la stessa tipologia di coltura, per un ampio set di categorie d impatto ambientale; Comparazione degli impatti ambientali potenziali legati alle pratiche di agricoltura di precisione rispetto a quelle convenzionali, per un ampio set di categorie d impatto ambientale.

19 Approccio metodologico Raccomandazione della Commissione del 9 aprile 2013 relativa all uso di metodologie comuni per misurare e comunicare le prestazioni ambientali nel corso del ciclo di vita dei prodotti e delle organizzazioni (2013/179/EU). Guidance for the implementation of the EU Product Environmental Footprint (OEF) during the Environmental Footprint (EF) Pilot Phase - Version 6.1, gennaio 2017; Sono inclusi anche i beni strumentali e le attrezzature agricole; Le emissioni legate all applicazione dei fertilizzanti a base azotata sono state calcolate secondo il Tier 1 IPCC 2006; Le categorie d impatto analizzate sono quelle raccomandate dalla CE (15), con particolare attenzione al cambiamento climatico; L analisi è stata condotta per gli scenari di maggiore interesse dal punto di vista agronomico.

20 Campo di Applicazione dello studio SISTEMA 2 SISTEMA 1

21 Risultati: soia e frumento Soia Categoria d'impatto Acidification midpoint Climate change midpoint, excl biogenic carbon Climate change midpoint, incl biogenic carbon Ecotoxicity freshwater midpoint Eutrophication freshwater midpoint Eutrophication marine midpoint Eutrophication terrestrial midpoint Human toxicity midpoint, cancer effects Human toxicity midpoint, non-cancer effects Ionizing radiation midpoint, human health Land use midpoint Ozone depletion midpoint Particulate matter/respiratory inorganics midpoint Photochemical ozone formation Resource depletion water, midpoint Resource depletion, mineral, fossils and renewables Conventional Tillage Frumento No Tillage Uniforme Uniforme Variabile 6,90E+03 4,47E+03 4,39E+03 7,75E+05 5,28E+05 5,18E+05 7,67E+05 5,23E+05 5,13E+05 6,93E+06 6,77E+06 6,55E+06 7,47E+04 7,48E+04 7,48E+04 3,27E+03 2,30E+03 2,15E+03 2,05E+04 9,77E+03 9,62E+03 4,57E-02 2,91E-02 2,87E-02 3,37E-01 1,60E-01 1,78E-01 7,92E+04 6,12E+04 5,93E+04-2,60E+07-2,73E+07-2,42E+07 2,14E-01 1,63E-01 1,58E-01 9,57E+02 5,52E+02 5,38E+02 6,11E+03 3,06E+03 3,01E+03 5,84E+03 6,41E+03 6,26E+03 1,17E+02 8,15E+01 8,09E+01 Conventional Tillage No Tillage Unità di misura Uniforme Uniforme Variabile 7,24E+03 7,24E+03 6,29E+03 Mole of H+ eq. 2,13E+03 2,02E+03 1,99E+03 kg CO2-Equiv. 1,83E+03 1,70E+03 1,67E+03 kg CO2-Equiv. 1,13E+04 1,17E+04 1,15E+04 CTUe 1,30E+02 1,30E+02 1,30E+02 kg P eq 2,36E+02 2,36E+02 2,06E+02 kg N-Equiv. 3,23E+04 3,23E+04 2,80E+04 Mole of N eq. 6,12E-05 5,47E-05 5,38E-05 CTUh 8,89E-04 7,75E-04 7,68E-04 CTUh 1,11E+02 1,10E+02 1,08E+02 kbq U235 eq 3,27E+03 2,70E+03 2,62E+03 kg C deficit eq 1,69E-04 1,54E-04 1,48E-04 kg CFC-11 eq 1,61E+02 1,61E+02 1,40E+02 kg PM2,5-Equiv. 9,12E+00 7,40E+00 7,33E+00 kg NMVOC 3,53E+01 3,73E+01 3,65E+01 m³ eq 1,99E-01 1,77E-01 1,76E-01 kg Sb-Equiv.

22 Risultati - Soia Soia Resa (t/ha) CT NT NT U V V 3,7 2,89 3,01 Minor consumo di carburante in NT La differenza tra NT-U e NT-V è legata alla resa (maggiore resa minor impatto) La differenza è data esclusivamente dalla resa (stessa quantità di fertilizzante nei 3 scenari)

23 Risultati - Soia Soia Resa (t/ha) CT NT NT U U V 3,7 2,89 3,01 Semina e diserbo sono i maggiori aspetti significativi per tutti gli scenari; Minor impatto di CT in quanto è presente una fase in meno di diserbo e perché ha una maggiore resa Minore impatto per NT a causa della mancanza di aratura maggiore quantità di carburante in CT (combustibili fossili)

24 Risultati - Frumento Frumento Resa (t/ha) CT NT NT U U V 5,68 5,86 5,86 Minor impatto di NT in quanto manca la fase di aratura (minor carburante usato); La differenza è data esclusivamente dalla resa Le differenze % sono nell ordine dei margini di incertezza dei risultati, in particolare per l eutrofizzazione no differenze tra i 3 scenari

25 Considerazioni I risultati per soia e frumento mostrano che l impatto sul climate change è minore (11%) quando si impiegano le tecniche di NT; Relativamente al consumo di risorse idriche, il CT mostra risultati migliori in quanto è caratterizzato da un minor diserbo e da una maggiore resa nel caso della soia, mentre i risultati sono analoghi per il frumento; I risultati relativi all eutrofizzazione mostrano risultati significativi solo per la soia, dove il CT ha un impatto minore a causa della maggiore resa; Il consumo di risorse minerali è sempre minore per il NT per entrambe le colture, a causa della mancanza della fase di aratura (responsabile del 40-50% del consumo di carburante).

26 Conclusione I risultati non mostrano in maniera univoca un minore impatto ambientale per una tecnica di coltivazione su tutti gli indicatori, ma dipendono fortemente dalle diverse condizioni; Per il climate change, sia per soia che frumento, il NT è migliorativo del 10%, anxhe se la differenza è prossima al range di incertezza intrinseca del modello; L analisi condotta su un ampio set consente di valutare come la riduzione sull impronta climatica a volte comporti un aumento dell impatto su altri media ambientali (es. eutrofizzazione per la soia) Per una maggiore robustezza dei risultati, occorrerebbe raccogliere i dati su un periodo di tempo maggiore (5 anni) per tener conto della variabilità delle diverse condizioni

27 GER EE LCA Strumenti di indagine analitici per fare emergere con chiarezza trasparenza e affidabilità i bilanci e gli impatti legati ad ogni fase di un processo produttivo. Ci impongono di ripensare la nostra idea di produttività, ponendo almeno sul medesimo piano la produzione (t) con l'efficienza energetica (MJ/t) ed ambientale (CO2equiv/MJ) espressa in modi e con indici differenti La loro applicazione, per quanto concettualmente semplice, è molto complessa e delicata nella realtà perchè i dati ed i parametri necessari non sono né di facile reperibilità né sempre affidabili e/o adeguati alla specifica realtà da indagare.

28 Dai risultati ai Crediti di Carbonio Obiettivo finale del lavoro è la definizione di un Credito di Carbonio (CO2 evitata/accumulata) medio per l'applicazione di una certa tecnica, su una determinata coltura. Dobbiamo integrare i risultati dei due anni per ogni tecnica e per ogni ordinamento colturale. Impiego di modelli (es. SALUS) per valutare l'effetto nel lungo termine anche dell'aspetto conservativo e quindi del Carbon Stock. Tutto ciò allo scopo di definire un credito nell'ipotesi che domani questo credito sia scambiabile in un mercato.

29 Perché un mercato volontario? Precursore di schemi obbligatori di riduzione delle emissioni (azione educativa stakeholders, policy makers, imprese) Stimola innovazione Più flessibile del mercato regolamentato Impresa acquisisce carbon management know how con un impegno limitato. Integrazione al reddito.

30 Prerequisiti per un mercato volontario? Definizione della baseline Permanenza Addizionalità: no Business as usual Verificabilità: misurazione, monitoraggio, controllo Standard riconosciuto per i crediti Trasparenza

31 Web tool

32 Simulazione introduzione AC -AP Il web tool calcola e simula due scenari : - uno relativo alla situazione aziendale attuale, (stato) - l altro relativo alla situazione simulata con l introduzione delle tecniche innovative: agricoltura di precisione e agricoltura conservativa. Analizza gli elementi differenziali delle tecniche (impiego macchine e concimazioni) e restituisce i vantaggi attesi in termini numerici, percentuali e tramite grafici intuitivi Dalla comparazione tra i due scenari, emerge l indicazione sulle scelte possibili in termini di riduzione dei consumi energetici, dei GHG e dei vantaggi economici.

33 Web tool

34 Web tool Attuale MT-U NT-P NT-V

35 FACCIAMO SINTESI PER LE CONCLUSIONI

36 In generale le tecniche conservative consentono significativi risparmi di gasolio rispetto alle conservative. Minor uso macchine e minori tempi di esecuzione Si osserva che le tecniche quando abbinate all A.P. per guida assistita e dosaggio variabile sono costantemente meno energivore delle tecniche applicate senza A.P. L'investimento in conoscenza è rilevante per l'azienda ma l'iterazione conoscenza-prescrizione-applicazione puo portare nel tempo benefici piu ampi di quanto oggi da noi rilevati

37 La guida parallela comporta una riduzione dei costi della meccanizzazione di circa il 10% (nei due anni la precisione non ha comportato evidenti riduzioni ne di concime, ne di seme) a questi si aggiungono in modo variabile i vantaggi specifici del dosaggio variabile degli input e della strategia conservativa di gestione del terreno LIFE+ Environment Policy and Governance Quale pacchetti suggerire per il sostegno con politiche attive? MT+ full AP e NT + full AP avvicinandosi alle perfomance produttive del Convenzionale ma avendo un migliore bilancio energetico e migliori potenzialità economiche ambientali hanno prospettive migliori!

38 EVOLUZIONI ATTESE

39 PARAMETRO MT-NT in variabile Produzione di biomassa >= Sequestro di carbonio nel suolo >= Riduzione consumi gasolio + Bilancio energetico + Riduzione gas serra + Metano = Erosione + Perdite di fosforo + Perdite di azoto Biodiversità Biomassa microbica, attività enzimatica Lombrichi + Artropodi (biodiversità) + Reddito netto +

40 Indicazioni per i policy makers Le tecniche conservative consentono risparmi tangibili di energia fossile e delle relative emissioni di CO2 In generale le tecniche NT e poi MT mostrano i risparmi maggiori La Precisione consente un risparmio ulteriore per alcuni input mediamente del'10% per la singola coltura analizzata L'applicazione delle tecniche di Precisione e VRA è comunque complessa e richiede una fase di analisi ed apprendimento. Le cover crop in parte controbilanciano i benefici delle emissioni dirette ma apportano nuovo carbonio al suolo Difficile generalizzare ma alcune indicazioni hanno un buon grado di consistenza

41 il settore agricolo ha responsabilità ma anche opportunità di fronte alla sfida dei cambiamenti climatici. Innovazione, cambiamento e adattamento delle tecniche e delle tecnologie possono costituire le basi per una integrazione al reddito delle imprese ed una loro maggiore competitività Gruppo di lavoro: M. Stefanova, Pona C, Calcolo ed elaborazione dati energetici GER ed EE ENEA Zamagni A,, Garavini G. e Tonon D. Studio LCA Ecoinnovazione De Cillis D, Pezzuolo A, Sartori L, raccolta sistematizzazione controllo dati UNIPD Lopresti S., Ambrosi L, De sanctis M, Crediti di Carbonio, Centrale Valutativa srl Colucci F., Colonna N. ENEA Morviducci A, Bevilacqua M, Strumento web di simulazione, Microsis srl Ingegneri Tecnici e Operai Maschio gaspardo e Veneto Agricoltura per le prove, la messa punto delle macchine, il supporto nella raccolta dati