Dal tutolo nel digestore rese in metano molto buone

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1 RILIEVI EFFETTUATI IN DUE IMPIANTI DI BIOGAS NEL TORINESE Dal nel digestore rese in metano molto buone di C. Fabbri, M. Soldano, C. Vanzetti, A. Oddenino La Cooperativa agricola Speranza di Candiolo (Torino) è composta da cinque aziende agricole (Barale e Bertola, Dabbene e Oddenino, Oddenino Fratelli, Vanzetti di Candiolo, Sandrone fratelli di Vinovo) che lavorano 450 ha, ed è compartecipata da Capac come fornitore di parte dell alimentazione degli impianti di biogas, su cui la Cooperativa Speranza ha deciso di investire nel 2006 diversificando l attività di allevamento di bovini da latte (1.300 capi). L azienda dispone di due impianti di digestione anaerobica da kwe ciascuno (Speranza 1 e Speranza 2), totalmente autonomi in tutti gli elementi strutturali (foto 1): il primo impianto è stato attivato nel mese di aprile del 2008, il secondo è entrato in produzione a dicembre 2010, entrambi godono della tariffa omnicomprensiva di 280 euro/mwh elettrico immesso in rete. Per produrre il biogas gli impianti utilizzano liquami e letame bovini, scarti di prodotti vegetali, scarti della pulitura e lavorazione dei cereali e trinciati di cereali insilati (mais, triticale e sorgo). Gli impianti sono stati scelti per monitorare gli effetti dell utilizzo del di mais, oggetto della sperimentazione del progetto Enercob, finanziato dalla Regione Piemonte, sia nella forma fresca, ovvero non, sia nella forma insilata secondo diverse modalità (co con trinciato di mais, in purezza, imballato fasciato). Descrizione impianti L impianto di Speranza 1. È formato da un primo digestore a doppia vasca concentrica e da due vasche secondarie, la seconda delle quali funge da stoccaggio finale del digestato. La biomassa viene carica- 16 supplemento a L Informatore Agrario 43/2013 Dalle prove è emerso come 1 tonnellata di fresco produce il 36% in più di metano (143 m 3 /t di tal quale) rispetto a 1 tonnellata di di mais, consentendo così di ridurre il terreno agricolo utilizzato a colture dedicate. Anche la resa in metano del è stata buona, intorno a 170 m 3 /t di tal quale Foto 1 Vista dei due impianti di biogas della Cooperativa agricola Speranza ta, con l ausilio di un carro dosatore a punto fisso (60 m 3 ) nella prima vasca esterna, connessa con la parte centrale attraverso un collettore a vaso comunicante. La prima vasca è interamente solettata, mentre la seconda vasca e la vasca di stoccaggio del digestato sono coperte con cupola gasometrica. TABELLA 1 - Parametri dimensionali dei due impianti di biogas monitorati Parametro Speranza 1 (impianto di riferimento) Speranza 2 (impianto con tutoli) Totale volume riscaldato (m 3 ) Tempo di ritenzione idraulico medio (*) (giorni) Stoccaggio coperto (m 3 ) Miscelazione (W/m 3 ) Volume tramoggia carico (m 3 ) Potenza elettrica installata (kw) (*) Due delle 4 vasche di ogni impianto hanno anche funzione di stoccaggio e pertanto non sempre sono piene. Speranza 1 Speranza 2 L impianto di Speranza 2. Differisce per il fatto che sono state costruite solo due vasche, entrambe divise in due sezioni concentriche: la sezione interna di entrambe è coperta da gasometro. La volumetria, il tempo di ritenzione idraulico e la volumetria del gasometro sono praticamente identiche. In totale sono presenti 11 miscelatori per impianto, con potenza specifica di miscelazione pari a circa W/m 3 (tabella 1). Entrambi i cogeneratori installati sono dotati di scambiatori per il recupero di energia termica che viene utilizzata per termostatare i digestori e, dal 2011, per teleriscaldare il vicino Istituto di ricerca sul cancro di Candiolo (Ircc): nel corso del 2012 l azienda Speranza ha fornito all Ircc circa MWh termici (equivalente a circa 650 t di gasolio equivalente).

2 TABELLA 3 - Prodotti utilizzati nell impianto di riferimento per il periodo di monitoraggio con utilizzo di tutoli freschi (Speranza 1) TABELLA 2 - Rese in metano delle biomasse utilizzate per la verifica delle performace degli impianti Matrice Resa in metano (m 3 /t s.v.) Liquame 220 Letame 220 pulitura cereali 360 Insilato di triticale 320 Insilato di loietto e sorgo 280 Insilato di mais 330 lavorazione frutta 300 Monitoraggio del processo produttivo Per verificare l utilizzo dei tutoli e le eventuali problematiche connesse, gli impianti sono stati monitorati per circa 10 mesi (da agosto 2012 fino a maggio 2013): Speranza 1 è stato scelto come impianto di riferimento, Speranza 2 come impianto alimentato a tutoli. Tale periodo è stato suddiviso nelle seguenti fasi: fase 1, periodo di osservazione preliminare (circa 50 giorni) di entrambi gli impianti con la stessa dieta al fine di verificarne l effettiva similarità produttiva; fase 2, utilizzo tutoli freschi: 72 giorni di alimentazione a tutoli freschi + 40 giorni di riallineamento della dieta. Complessivamente sono state caricate 534 t di fresco, corrispondenti a una quota giornaliera media nel periodo di carico di 7,4 t/giorno. Il secondo periodo ha una lunghezza pari al tempo necessario per monitorare la produzione residuale del ; fase 3, utilizzo tutoli insilati: 67 giorni di alimentazione a tutoli insilati + 32 giorni di riallineamento dieta. Nell impianto Speranza 2 sono state caricate complessivamente 273 t di in rotoballe fasciate in purezza e 300 t di co con altri cereali, per un totale di 572 t di prodotto (8,5 t/giorno). Durante tutto il periodo di monitoraggio non sono stati evidenziati problemi di alcun tipo, sia relativamente alla miscelazione, sia alla produzione di biogas, sia alla movimentazione del prodotto nella tramoggia. L unica nota a margine è legata al fatto che il ha una massa volumica inferiore all di mais e pertanto lo spazio Letame Liquame pulitura cereali frutta Triticale Loietto e sorgo Insilato mais S.t. (g/kg) 218,7 82,2 905,4 103,1 251,0 250,0 334,4 S.v. (g/kg) 181,8 66,5 888,9 98,7 230,2 230,0 319,0 Totale caricato (t) 1.051, ,3 107, ,2 177, , Totale caricato (t/giorno) 8,76 41,83 5,53 0,90 16,34 1,48 13,77 88,61 S.t. (t) 229,9 412,8 600,6 11,1 491,9 44,4 552, S.v. (t) 191,2 334,0 589,6 10,6 451,3 40,8 527, ,9% 15,6% 27,5% 0,5% 21,0% 1,9% 24,6% 100% S.v./s.t. (%) 83,2 80,9 98,2 95,8 91,7 92,0 95,4 91,5 Metano (m 3 /t s.v.) Metano (m 3 ) ,4% 11,1% 32,1% 0,5% 21,9% 1,7% 26,4% 100% Biogas (m 3 ) Silomais equivalente (t/t) 0,38 0,14 3,04 0,28 0,70 0,61 1,00 0,59 TABELLA 4 - Prodotti utilizzati nell impianto con tutoli per il periodo di monitoraggio con utilizzo di tutoli freschi (Speranza 2) Letame Liquame pulitura cereali frutta Triticale Loietto e sorgo Insilato mais fresco S.t. (g/kg) 218,7 82,2 905,4 103,1 251,0 250,0 334,4 579,6 S.v. (g/kg) 181,8 66,5 888,9 98,8 230,2 230,0 319,0 562,6 Totale caricato (t) 1.058, ,6 107, , ,5 533, ,1 Totale caricato (t/giorno) 8,8 42,1 5,4 0,9 15,9 1,2 8,5 4,5 87,3 S.t. (t) 231,5 415,3 588,2 11,1 478,3 35,2 341,3 309, ,0 S.v. (t) 192, ,4 10,6 438,8 32,4 325,5 300, ,0 8,7% 15,2% 26,1% 0,5% 19,8% 1,5% 14,7% 13,6% 100,0% S.v./s.t. (%) 83,2 80,9 98,2 95,8 91,7 92,0 95,4 97,1 91,8 Metano (m 3 /t s.v.) Metano (m 3 ) ,4% 11,2% 31,5% 0,5% 21,3% 1,4% 16,3% 11,6% Biogas (m 3 ) Silomais equivalente (t/t) 0,38 0,14 3,04 0,28 0,7 0,61 1 1,36 0,6 occupato nella tramoggia a parità di peso è maggiore. Scopo del programma di monitoraggio è stato di verificare l efficienza di conversione delle biomasse utilizzate nei due impianti, misurando: quantità di biomasse solide e liquide caricate (t/giorno); caratteristiche chimiche delle biomasse caricate (solidi totali e volatili, azoto totale); qualità del biogas prodotto; volume di biogas prodotto (Nm 3 /ora): attraverso calcolo induttivo partendo Totale Totale dalla produzione elettrica e considerando un rendimento elettrico dei cogeneratori del 41%. Tutti i parametri rilevati sono stati processati per calcolare i tipici indici di efficienza degli impianti di biogas: potenza elettrica media a pieno carico (kwe), carico organico volumetrico (kg s.v./m 3 /giorno), tempo di ritenzione idraulica (giorni), produzione volumetrica (m 3 biogas/m 3 reattore), resa in metano (Nm 3 /t s.v.), produzione specifica di energia elettrica (kwh/kg s.v.). 43/2013 supplemento a L Informatore Agrario 17

3 Risultati La produzione elettrica dei due impianti è stata costantemente a 1 MW per tutto il periodo di monitoraggio, fatta eccezione per le brevi soste dovute alla normale manutenzione ordinaria. Il carico organico volumetrico della prima fase, è risultato mediamente pari a 1,66 kg s.v./m 3 /giorno in entrambi gli impianti e il metano prodotto, utilizzando le rese assegnate ai prodotti caricati riportate in tabella 2, è risultato pari a m 3 in Speranza 1 e m 3 in Speranza 2. Dall analisi dei dati del periodo si è potuto dedurre, di conseguenza, che le performances produttive dei due impianti sono risultate praticamente identiche e pertanto tutte le differenze che sono state ricavate negli altri periodi possono essere imputate esclusivamente alla differente composizione della dieta. Nella seconda fase i tutoli freschi sono stati utilizzati per 72 giorni, e successivamente l impianto è stato monitorato per altri 40 giorni, ovvero fino al termine dell effetto di produzione prolungata nel tempo del residuo. In tabella 3 e tabella 4 sono riportati i prodotti utilizzati nel secondo periodo, suddivisi per quantità, solidi totali e solidi volatili: complessivamente sono state caricate t e t di matrici organiche nei due impianti, equivalenti a t e t di solidi volatili (tabella 5). La resa in metano del fresco caricato nel periodo monitorato, ricavata per differenza dalla produzione totale e tale da garantire la quantità di metano necessaria al cogeneratore per produrre tutta l energia elettrica generata, è risultata pari a 255 m 3 /t s.v., ovvero 143 m 3 /t t.q. Rapportando la resa in metano alla resa del silomais utilizzato in impianto è emerso un coefficiente di sostituzione (SMeq, Silomais equivalente) pari a 1,36 t/t, ovvero 1 tonnellata di fresco produce il 36% in più di 1 tonnellata di di mais. La degradabilità dei solidi volatili dei due impianti è stata pari al 76,9% in Speranza 1 e al 76,3% in Speranza 2. Al termine del periodo di utilizzo del fresco è stata osservata una produzione marginale del che si è protratta per circa 40 giorni. In tabella 6 sono riportati gli indici di efficienza medi del periodo di monitoraggio. Considerando le percentuali di approvvigionamento da colture dedicate riscontrate nei due impianti e suppo- TABELLA 5 - Valori medi e deviazione standard delle principali caratteristiche delle biomasse usate nella 1ª e 2ª fase Solidi totali Solidi volatili Azoto totale NTK g/kg t.q. % t.q. g/kg t.q. % s.t. mg/kg t.q. % s.t. Letame bovino media 218,7 21,87 181,8 83, ,53 (n. = 5) dev. st. 63,3 6,33 49,3 2, ,0 0,13 Liquame bovino media 82,2 8,22 66,5 80, ,97 (n. = 4) dev. st. 13,2 1,32 11,4 2, ,1 0,55 pulitura media 905,4 90,54 888,9 98,17 905,4 90,54 cereali (n. = 1) dev. st. n.d. n.d. n.d. n.d. n.d. n.d. frutta media 103,1 10,31 98,7 95, ,35 (n. = 2) dev. st. 3,2 5,65 5,0 52,48 10,0 0,74 Insilato di triticale media 251,0 25,10 230,2 91, ,42 (n. = 6) dev. st. 3,5 0,35 4,0 0,71 55,7 0,01 Insilato di mais media 334,4 33,44 319,0 95, ,44 (n. = 4) dev. st. 23,5 17,37 23,2 49,25 242,9 0,75 fresco media 588,4 58,84 574,1 97, ,6 0,79 (n. = 82) dev. st. 60,5 6,05 59,1 0,29 372,0 0,01 media 610,0 61,0 607,0 97, ,6 0,79 (n. = 18) dev. st. 74,6 7,46 84,5 0,6 734,0 0,02 n. = numero campioni. n.d. = non disponibile. TABELLA 6 - Principali parametri di monitoraggio e indici di efficienza dei due periodi con utilizzo di fresco e Speranza 1 - Testimone Speranza 2-1 fase fresco 2 fase 1 fase fresco 2 fase Carico organico volumetrico (kg s.v./m 3 /giorno): 1,74 1,58 1,80 1,65 da colture dedicate (%) 47,5 58, ,4 da (%) ,6 19,3 da effluenti (%) 24,5 23,8 23,9 22,7 da altri sottoprodotti (%) 28,0 17,4 26,5 10,6 Tempo di ritenzione idraulico (giorni) Resa media di metano (Nm 3 /t s.v.) Resa metano del (Nm 3 /t s.v.) Resa metano del (Nm 3 /t t.q.) Produzione volumetrica (Nm 3 /m 3 digestore) 0,54 0,50 0,51 0,49 Silomais equivalente (t/t) 1,36 1,56 Produzione elettrica (kwh/giorno) Potenza elettrica media (kw) Efficienza di sistema (kwhe/kg s.v.) 1,26 1,36 1,26 1,35 La resa in metano del fresco caricato nel periodo monitorato nell impianto Speranza 2 è risultata pari a 255 m 3 /t s.v., ovvero 143 m 3 /t t.q. nendo che il fresco possa essere utilizzato per tutta l annualità, l introduzione di questo sottoprodotto potrebbe consentire di ridurre il terreno agricolo utilizzato a colture dedicate da 164 ha per Speranza 1 a 128 haper Speranza 2, con una differenza del 22,1%. Al pari di quanto visto per il periodo di utilizzo del fresco, anche per la terza fase relativa all utilizzo del, sia nella forma di imballato sia co con trinciato di mais (circa 65 giorni a e 35 giorni per verificare l effetto di produzione ritardata), i due impianti sono stati monitorati con la stessa metodologia. In questa fase, la resa in metano del, ricavata per differenza dalla produzione totale, è risultata pari a 285 m 3 /t s.v., ovvero circa m 3 /t. La percentuale di degradazione dei solidi volatili di Speranza 1 è risultata pari al 75,1% (1.373 t di s.v. convertiti in biogas), mentre in Speranza 2 (tesi con tu- 18 supplemento a L Informatore Agrario 43/2013

4 tolo) è risultata pari al 77,4% (1.441 t s.v. convertiti in biogas). L utilizzo di 8,5 t/giorno di (17,7% del COV, carico organico volumetrico, dell impianto) permette di ridurre, nel caso questa dieta fosse estesa all intero anno, la superficie a colture dedicate da 177 ha per Speranza 1 a 149 ha per Speranza 2, con una differenza del 16%. Produzione di biogas L utilizzo in digestione anaerobica del di mais è favorito dalla bassa presenza nella composizione fibrosa di lignina che determina un elevata degradabilità del prodotto, ma con alcune caratteristiche che ne rendono peculiare il suo utilizzo. La velocità di degradazione del dipende in buona sostanza sia dalla pezzatura del prodotto (tanto minore è la pezzatura tanto migliore è la sua degradazione) sia dal tempo di ritenzione idraulico disponibile. Il confronto effettuato all interno del progetto Enercob ha messo in evidenza che un tempo di ritenzione di almeno 90 giorni e una percentuale nel carico organico da fino al 15-20% non comporta problemi di ordine idraulico. La produzione di metano è caratterizzata da un iniziale latenza dovuta principalmente alle esigenze idrolitiche della componente fibrosa caratterizzante il prodotto (circa l 85% della sostanza secca è formata da fibra) e, di contro, da una prolungata produzione al termine del carico: la produzione residuale di metano da è stata osservata fino a circa 30 giorni dal termine del carico del. Le rese in metano sono risultate mediamente pari a Nm 3 /t s.v., ovvero Nm 3 /t di prodotto tal quale. Claudio Fabbri, Mariangela Soldano Crpa, Reggio Emilia Carlo Vanzetti, Angelo Oddenino Cooperativa agricola Speranza Candiolo (Torino) CONFRONTO ECONOMICO TRA 4 POSSIBILITÀ GESTIONALI Dal di mais reddito per la filiera del biogas Il recupero dei tutoli di mais della produzione di granella migliora la produttività della filiera cerealicolo-energetica: aumenta la plv al campo poiché migliora la redditività della coltura e riduce i costi di approvvigionamento di materia prima per il digestore di Claudio Fabbri, Laura Valli, Stefano Pignedoli Il progetto Enercob, i cui risultati tecnici sono stati esposti negli articoli precedenti, ha messo in evidenza la possibilità di utilizzare il di mais come biomassa per la produzione di biogas. Per una quantificazione dell entità del potenziale beneficio derivante dall utilizzazione del di mais occorre un approccio che consideri con attenzione tutta la filiera di produzione energetica, per non rischiare di sottovalutare il contributo alle emissioni di gas serra che possono derivare dalla fase a monte e a valle del processo. In questo lavoro il confronto fra le diverse ipotesi di utilizzazione del è improntato considerando esclusivamente le fasi strettamente attinenti alla produzione-gestione della biomassa, quali: produzione e conservazione della biomassa, gestione del digestato (emissioni in atmosfera dirette e indirette di N 2 O calcolate secondo la metodologia Ipcc (Intergovernmental panel on climate change) La maggior parte dei fattori emissivi e di consumo energetico sono presi utilizzando il modello di calcolo SimaPro e la banca dati Ecoinvent. Sono pertanto escluse dall analisi di impatto, in quanto non comportano differenze fra le diverse filiere, le seguenti fasi: costi di costruzione dell impianto di digestione anaerobica (contenuto energetico delle opere edili e macchine utilizzate per la conversione in biogas); perdite in atmosfera di metano dalle strutture dell impianto di digestione Progetto di ricerca Enercob - Iniziativa svolta e finanziata nell ambito del Programma di sviluppo rurale FEASR 2007/2013 Sfide «Health Check» della Regione Piemonte. Per commenti all articolo, chiarimenti o suggerimenti scrivi a: redazione@informatoreagrario.it Per consultare gli approfondimenti e/o la bibliografi a: 13ia43_7234_web Momento di scarico del dal mezzo impiegato per il trasporto interaziendale: le modalità di movimentazione del prodotto sono importanti per controllare i costi e l impatto ambientale della filiera di sfruttamento del 43/2013 supplemento a L Informatore Agrario 19

5 anaerobica e dalla gestione del digestato in stoccaggio. È stato infine calcolato il ritorno energetico sull investimento energetico, più comunemente noto come EROEI (o EROI), acronimo inglese di Energy returned on energy invested (o Energy return on investment). Matematicamente è il rapporto tra l energia ricavata e tutta l energia spesa per arrivare al suo ottenimento: una fonte energetica con un EROEI inferiore a 1 è energeticamente in perdita. Sono state confrontate 4 distinte filiere di produzione di biogas: solo trinciato di mais (sistema di riferimento); solo fresco; co con trinciato di mais; in rotoballe fasciate. In particolare sono stati utilizzati 3 parametri di valutazione: quantificazione e risparmio di energia primaria: energia fossile per costruire e usare il bene necessario a compiere la relativa operazione; quantificazione e risparmio della CO 2 equivalente: emissione in atmosfera della quantità di CO 2 equivalente all effetto serra dei diversi composti gassosi emessi (CO 2 e N 2 O) e derivante dalla costruzione e dall utilizzo dei diversi beni connessi alle singole filiere; costi di produzione: analisi di dettaglio dei costi di produzione e gestione delle singole biomasse utilizzate per generare l energia elettrica. COSTI DI PRODUZIONE I principali parametri utilizzati per l elaborazione economica sono stati i seguenti: tutti i valori sono considerati utilizzando valori medi di costo di mercato al 2013; tutte le macchine utilizzate sono state analizzate considerando la vita utile (minimo di 8, massimo 15 anni), l operatività massima annuale (da 250 a ore/anno), il valore di recupero (mediamente 15% del valore a nuovo), un coefficiente di riparazione medio del 35% del valore di acquisto a nuovo delle attrezzature ripartito lungo tutto il periodo di vita utile, ore lavoro per manutenzione pari al 5% delle ore lavorate; costo del carburante di 1,05 euro/kg Scenario a di mais Questo scenario fa riferimento ad un impianto di biogas abbinato a un cogeneratore da kwe che viene alimentato utilizzando esclusivamente di mais coltivato su terreni aziendali (rese colturali pari a 52,5 t di trinciato di mais standard: 33% di solidi totali, 4% di ceneri sul secco e BMP (Potenziale biochimico di metanazione) pari a 350 Nm 3 CH 4 /t s.v., ovvero 110 Nm 3 CH 4 /t di tal quale), pari a circa e costo lubrificanti 8 euro/kg; interessi passivi sull investimento per l acquisto dell attrezzatura del 5%; costi di concimi e altri mezzi tecnici a valori medi di mercato 2013; manodopera per tutte le operazioni di lavorazione: 25 euro/ora; oneri accessori per la gestione agricola dei terreni: 100 euro/ha nel caso del silomais, 10 euro/ha con la gestione della filiera di raccolta del ; costo trasporto interaziendale con automezzi attrezzati con «walking floor»: 10 euro/t; affitto/rendita terreno: è stato considerato un costo medio di 800 euro/ha. Tale valore ovviamente può essere molto variabile da zona a zona t/anno di prodotto ( m 3 CH 4 /anno). Sono previste operazioni di aratura, erpicatura, sarchiatura, irrigazione per scorrimento, concimazione azotata con tutto il digestato (efficienza dell azoto applicato pari al 60%), oltre a una concimazione minerale per altri 177 kg N/ha/anno. Scenario a fresco In questo caso l ipotesi è di produrre il 20% del metano con tutoli freschi nei 60 giorni autunnali in cui viene raccolto il TABELLA 1 - Riepilogo del bilancio energetico e delle emissioni di CO 2 equivalente dei 4 scenari analizzati per l utilizzo del di mais a biogas Consumo energetico Emissione CO2 eq mais fresco mais fresco mais fresco kj/m 3 CH 4 g CO 2 eq./m 3 CH 4 g CO 2 eq./kwh netto Macchine per raccolta e trasporti, incluso utilizzo del digestato ,3 39,2 47,1 47,9 Concimi ,0 0,0 0, ,0 0,0 0,0 51,6 0,0 0,0 0,0 Antiparassitari-erbicidi 260,5 0,0 0,0 0,0 14,4 0,0 0,0 0,0 3,9 0,0 0,0 0,0 Sementi 42,9 0,0 0,0 0,0 7,5 0,0 0,0 0,0 2,0 0,0 0,0 0,0 Emissioni in atmosfera da N 2 O + CO 2 da fertilizzanti e digestato 406,8 122,1 115,4 115,4 110,4 33,1 31,3 31,3 Conservazione prodotto 83,5 0,0 87,8 1,874,1 10,0 0,0 10,5 59,7 2,7 0,0 2,9 16,2 Totale ,6 266,6 299,4 351,6 203,9 72,3 81,2 95,4 Differenza rispetto a SR (%) 44,1 30,4 11,1 64,5 60,2 53,2 64,5 60,2 53,2 EROEI 8,1 14,4 11,6 7,3 Nel bilancio sono esclusi i contributi della costruzione dell impianto e delle emissioni fuggitive di metano. In termini di bilancio energetico lo scenario maggiormente conveniente è quello relativo al consumo del fresco ( 44% rispetto al sistema di riferimento), tale utilizzo tuttavia è molto limitato nel tempo. co imballato co imballato co imballato 20 supplemento a L Informatore Agrario 43/2013

6 TABELLA 2 - Riepilogo dei costi di produzione per m3 di metano delle diverse filiere Costo unitario produzione (euro/1.000 m 3 CH 4 ) La differenza più grande tra i costi unitari di produzione di metano rispetto alla filiera che impiega solo di mais è quella della filiera che usa solo imballato: 35,8%. BIOGAS mais fresco co- imballato Macchine per raccolta e trasporti 188,64 362,44 385,40 468,33 Concimi 34,70 Antiparassitarierbicidi 17,81 Sementi 11,21 Rendita o affitto terreno 137,43 Oneri accessori 17,18 42,67 40,30 40,30 Stoccaggio prodotto 6,01 6,32 52,40 Totale 412,98 405,11 432,02 561,03 Differenza rispetto al solo uso dell di mais (%) 1,9 4,6 35,8 TABELLA 3 - Riepilogo dei costi di produzione per ettaro delle diverse filiere Costo unitario produzione (euro/ha) mais (SR) fresco co- imballato (TF) (TI) (TR) Macchine per raccolta e trasporti Concimi 202 Antiparassitarierbicidi 104 Sementi 65 Rendita o affitto terreno 800 Oneri accessori Stoccaggio prodotto Totale 2.404,02 94,94 107,20 139,22 I costi di produzione per ettaro per il trinciato di mais arrivano a euro, considerato anche un costo di affitto di 800 euro, mentre per la raccolta e gestione di 1 ha di i costi di produzione vanno da 95 a 130 euro/ha. mais in granella. Con un BMP di 255 m 3 CH 4 /t s.v. e una produzione per ettaro di 1,57 t di al 60% di sostanza secca, la quantità di fresco necessaria è pari a 451 t/anno, l equivalente della produzione di circa 287 ha a granella di mais. Non vi sono costi colturali e fabbisogni energetici a eccezione di quelli legati alla raccolta e conservazione. Scenario a co Lo scenario ipotizza di sostituire una parte dell alimentazione con co in miscela con trinciato di mais di 2 raccolto. In questo caso l ipotesi è di sostituire il 15% della produzione di metano nei 305 giorni di tempo in cui non è possibile fruire del fresco. La quantità di necessaria è pari a t/anno, l equivalente della produzione di circa ha a granella di mais. Scenario a imballato In questo caso l ipotesi è di sostituire il 20% della produzione di metano nei 305 giorni di tempo in cui non è possibile fruire del fresco. Con questa dose (2.164 t/anno, l equivalente della produzione di circa ha a granella di mais) verrebbe ridotto l utilizzo di silomais per circa t/anno, equivalente a un impegno di superficie di 59 ha. La differenza più significativa valutata per questo scenario è legata alle operazioni meccaniche di imballatura del prodotto, all utilizzo di film di polietilene (circa 2 kg/ballone) necessario alla conservazione e alla struttura per lo stoccaggio. Valutazione del bilancio energetico e della CO 2 equivalente L analisi delle 4 possibili filiere di gestione del di mais per la produzione di biogas, rispetto alla filiera di riferimento a di mais, ha messo in evidenze alcune peculiarità molto importanti (tabella 1): in termini di bilancio energetico lo scenario maggiormente conveniente è quello relativo al consumo del fresco ( 44% rispetto al sistema di riferimento), tale utilizzo tuttavia è molto limitato nel tempo e richiede pertanto l individuazione di soluzioni alternative per la conservazione; nel caso dello scenario con insilamento in rotoballe fasciate, il consumo energetico è il più elevato di tutte le filiere, a causa sia delle operazioni di imballatura vera e propria, ma soprattutto per il consumo relativo alla produzione del film di polietilene necessario; con la soluzione del coinsilamento si sono ottenute ottime performance energetiche grazie all elevata efficacia della pratica e alla predisposizio- ne del a essere acidificato rapidamente. Tale soluzione, tuttavia, è strettamente vincolata dalla compresenza nel periodo di raccolta del mais da granella con mais da trinciare di secondo raccolto; sebbene tutte le filiere analizzate abbiano un indice EROEI positivo (da 7,3 a 14,4), la filiera relativa al imballato è quella a minore efficienza; le emissioni di CO 2 eq dipendono molto dal tipo di filiera, ma sono comunque sempre fortemente influenzate dalle emissioni di protossido di azoto: il fatto che con il silomais la quantità di azoto equivalente da gestire con la distribuzione del digestato sia pari a circa 37 g/m 3 di metano prodotto e che con il sia variabile fra 21 e 23 g/m 3 di metano, congiuntamente al fatto che nelle filiere a non viene imputata l emissione derivante dall utilizzazione dei concimi di integrazione, determina una forte differenziazione nel bilancio globale. Le emissioni di CO 2 eq relative al protossido di azoto passano da 406 g CO 2 eq/m 3 di CH 4 per il sistema di riferimento a 115 g CO 2 eq/m 3 di CH 4 nel caso del ; le emissioni di CO 2 eq rapportate al kwhe netto immesso in rete, infine, passano da 203,9 g CO 2 eq/kwhe del sistema di riferimento a 72,3 g CO 2 eq/kwhe nel caso del fresco, a 81,2 g CO 2 eq/kwhe nel caso del co- e a 95,4 g CO 2 eq/kwhe nel caso del imballato fasciato. 43/2013 supplemento a L Informatore Agrario 21

7 Impatto economico della filiera La possibilità di recuperare i tutoli di mais della produzione di granella consente di migliorare la produttività di tutta la filiera cerealicolo-energetica. Dal lato produttore cerealicolo, questa possibilità consente, con un piccolo intervento sulla meccanizzazione e sui costi energetici, di aumentare la plv al campo migliorando la redditività della coltura. Dal lato trasformatore (produttore di biogas) consente di ridurre i costi di approvvigionamento o limitare la propria pressione sul settore agricolo per gli approvvigionamenti. Per quanto concerne il costo di produzione del metano da silomais (vedi approfondimento) (tabella 2) sono stati individuati valori di circa 412 euro/1.000 m 3, contro 405 euro/1.000 m 3 della filiera a fresco, 432 euro/1.000 m 3 della filiera a co e 561 euro/1.000 m 3 della filiera a imballato. Sui costi di produzione incidono, ovviamente, in modo importante le operazioni di raccolta che sono quasi il doppio di quelle relative al silomais. Le motivazioni sono legate al fatto che la produzione per ettaro di sostanza secca rispetto al trinciato di mais è notevolmente inferiore e pari mediamente a circa 1 t/ha contro le t/ha da trinciato di mais, inoltre la bassa densità volumetrica comporta maggiori costi di trasporto. L utilizzo del fresco, in ogni caso, seppur considerato proveniente da appezzamenti distanti mediamente km dal centro aziendale, ha costi di produzione paragonabili a quelli del trinciato di mais. I costi di produzione per ettaro (tabella 3) mostrano valori dell ordine di euro, considerato anche un costo di affitto di 800 euro, per il trinciato di mais, mentre per la raccolta e gestione di 1 ha di sono stati individuati costi di produzione che vanno da 95 a 130 euro/ha. I costi di trasporto sono l ago della bilancia In definitiva, la filiera di recupero del di mais, analizzata nel progetto di ricerca, ha messo in evidenza ottime performance produttive sia sotto l aspetto del recupero di sostanza organica sia di riduzione dell utilizzazione di terreni agricoli, garantendo al contempo una possibile integrazione di reddito per i cerealicoltori. Le diverse alternative di utilizzazione del e i costi di trasporto hanno impatti ambientali e costi energetico-economici non sempre migliorative rispetto al sistema di riferimento (solo mais), come ad esempio la filiera con imballato, e pertanto il modello organizzativo è fondamentale per garantire il successo della filiera. Claudio Fabbri Laura Valli Stefano Pignedoli Crpa, Reggio Emilia Progetto di ricerca Enercob - Iniziativa svolta e finanziata nell ambito del Programma di sviluppo rurale FEASR Sfide «Health Check» della Regione Piemonte. Per commenti all articolo, chiarimenti o suggerimenti scrivi a: redazione@informatoreagrario.it 22 supplemento a L Informatore Agrario 43/2013

8 ARTICOLO PUBBLICATO SUL SUPPLEMENTO A L INFORMATORE AGRARIO N. 43/2013 A PAG. 16 Dal nel digestore rese in metano molto buone GRAFICO A - Ripartizione del carico organico volumetrico e percentuale di produzione di metano dalle diverse matrici utilizzate nei due impianti durante la 2 a fase di monitoraggio ( fresco) Carico organico volumetrico (% sul totale) Carico organico volumetrico (% sul totale) LetameLiquame pulitura cereali COV Speranza 1 Produzione (%) in Speranza frutta Triticale Loietto e sorgo Insilato mais fresco Produzione di metano dalle diverse matrici (% sul totale) COV Speranza 2 Produzione (%) in metano in Speranza Riepilogo 2 GRAFICO B - Ripartizione del carico organico volumetrico e percentuale di produzione di metano dalle diverse matrici utilizzate nei due impianti durante la 3 a fase di monitoraggio ( ) LetameLiquame pulitura cereali COV Speranza 1 Produzione (%) in Speranza 1 frutta Triticale Loietto e sorgo Insilato mais Produzione di metano dalle diverse matrici (% sul totale) COV Speranza 2 Produzione (%) in metano in Speranza Riepilogo 2