Produzione ed utilizzo di fertilizzanti: riduzione della carbon footprint nella supply chain. Filippo Bezzi Yara Italia Spa

Transcript

1 Produzione ed utilizzo di fertilizzanti: riduzione della carbon footprint nella supply chain Filippo Bezzi Yara Italia Spa

2 Cosa facciamo Yara converte energia e minerali presenti in natura e azoto presente nell aria in prodotti per l agricoltura e per l industria Le nostre competenze, i nostri prodotti e le nostre soluzioni aiutano gli agricoltori ed i partner industriali ad ottenere una crescita economica sostenibile e responsabile, proteggendo le risorse di un pianeta con una popolazione in costante crescita Energia Ammoniaca Acido Nitrico Fertilizzanti Urea Prodotti tecnici Minerali naturali 2

3 Yara in breve Nata in Norvegia, è pioniera della crescita agricola da più di 100 anni dipendenti, in più di 60 nazioni, con vendite in 150 paesi 33.6 Mton vendute nel miliardi $ fatturato, 2.7 miliardi $ EBITDA I nostri prodotti aiutano a sfamare 240 milioni di persone nel mondo In Italia stabilimenti a Ferrara e Ravenna; uffici a Milano

4 Perché i fertilizzanti chimici I fertilizzanti chimici hanno lo scopo di colmare i gap tra i nutrienti richiesti dalle coltivazioni e quelli forniti dal suolo e dalle fonti organiche L utilizzo di fertilizzanti chimici è un componente essenziale di una moderna agricoltura sostenibile, in un mondo dove la popolazione cresce con velocità molto maggiore rispetto all aumento dei terreni coltivabili La produzione e l uso di fertilizzanti ha una impronta ecologica, e tra gli altri aspetti ambientali vi è l emissione di CO 2 ed altri gas serra (GHGs), in particolare N 2 O Occorre tuttavia considerare che in una ottica di bilancio «olistico» le piante agiscono come «riserva» di CO 2 immagazzinando carbonio nella loro biomassa Ettari/persona Popolazione 0 4

5 La carbon footprint La carbon footprint di un prodotto è la somma di tutti i gas ad effetto serra (GHGs) rilasciati durante il ciclo di vita del prodotto stesso ( dalla culla alla tomba ) I GHGs includono: CO 2, N 2 O, CH 4, e altri gas (tipicamente CFC, HCFC, ), ognuno dei quali ha un potenziale in termini di CO 2 equivalente CO 2 = 1 CO 2 eq N 2 O = 298 CO 2 eq CH 4 = 25 CO 2 eq Generalmente la carbon footprint è espressa come CO 2 eq/unità di prodotto (o, nel caso dei fertilizzanti, CO 2 eq/ha coltivato o CO 2 eq/ton di coltura) Ad oggi ci sono diverse procedure per calcolare la carbon footprint, e si assiste ad un costante sviluppo di nuovi metodi 5

6 Analisi gate-to-gate Il calcolo classico si basa solo sulle emissioni direttamente imputabili all impianto di produzione Vantaggi: i processi sono pienamente sotto controllo dell industria, il monitoraggio è affidabile, ed i miglioramenti sono maggiormente visibili Svantaggi: è solo una piccola parte del quadro generale, e può portare a risultati errati in una ottica di sistema MATERIE PRIME E ENERGIA PRODUZIONE TRASPORTI SEMINA RACCOLTO CONSUMO DI PRODOTTI AGRICOLI CATTURA 6

7 Analisi cradle-to-gate Il calcolo comprende ora le emissioni dovute all estrazione, lavorazione e fornitura di materie prime ed energia, oltre che le emissioni dirette all interno degli impianti di produzione Vantaggi: l analisi comprende i primi passi di un approccio LCA Svantaggi: anche questa è solo una parte del quadro generale, e come nell analisi gate-to-gate può portare a risultati errati in una ottica di sistema MATERIE PRIME E ENERGIA PRODUZIONE TRASPORTI SEMINA RACCOLTO CONSUMO DI PRODOTTI AGRICOLI CATTURA 7

8 Analisi cradle-to-farm Pensare ad una carbon footprint in termini di LCA comporta la necessità di esaminare l intera supply chain: Estrazione delle materie prime e generazione di energia Produzione Trasporto e stoccaggio Utilizzo nelle fasi di semina e raccolto e produzione di rifiuti Questo approccio permette di capire meglio quali sono le criticità ed i potenziali margini di intervento per la riduzione delle emissioni di GHGs ed è quello maggiormente accettato dalla comunità internazionale MATERIE PRIME E ENERGIA PRODUZIONE TRASPORTI SEMINA RACCOLTO CONSUMO DI PRODOTTI AGRICOLI CATTURA 8

9 Resa (ton. grano/ha) kg CO 2 eq/ha Carbon footprint dei fertilizzanti e resa di prodotto L applicazione di fertilizzante non incrementa proporzionalmente la resa per ettaro del raccolto, ma aumenta fino ad un massimo per poi «decrescere» come marginalità economica % % Resa ottimale: 192 kg N/ha % Senza N 50% ottimale Ottimale N da fertilizzante (kg/ha) L approccio cradle-to-farm applicato ai vari dosaggi non considera che la vegetazione fissa 1.6 ton CO 2 per tonnellata di biomassa; alla resa ottimale si ha quindi una fissazione di ca 15 ton CO 2 eq, pari a circa 6 volte le emissioni 9

10 kg CO 2 eq/ha Carbon footprint dei fertilizzanti: scenari possibili L aumento di richiesta di cibo da parte di una popolazione mondiale in crescita può essere in parte soddisfatto da un aumento della superficie coltivabile, che richiede una conversione di terreno da «foresta» a «campo agricolo» Anche questo ha un costo in termini di bilancio di CO 2 a livello globale Aumento in CO 2 eq dovuto alla conversione di terreno L opzione «zero fertilizzante» non è praticabile dal punto di vista della lotta al cambiamento climatico in un mondo con una popolazione in crescita! 0 Senza N 50% ottimale Ottimale 10

11 kg CO 2 eq/ha Identificazione degli «hot-spot» L approccio LCA permette di identificare gli «hot spot» nel ciclo di vita del fertilizzante in modo da attivare interventi mirati di riduzione delle emissioni di GHGs I maggiori contributi alla carbon footprint vengono dalle emissioni di N 2 O nella produzione del fertilizzante e direttamente nel terreno agricolo «hot spot» Per quanto riguarda la produzione di fertilizzanti, le sorgenti di gas ad effetto serra vengono da due principali sorgenti: CO2 dalla produzione di fertilizzante N2O dalla produzione di fertilizzante 1. CO 2 proveniente dall uso di combustibili fossili nella produzione di ammoniaca 2. N 2 O emesso dalla produzione di acido nitrico, generato dall ossidazione dell ammoniaca a NOx prima dell assorbimento CO2 dal trasporto CO2 dalle attività agricole N2O dalle attività agricole 11

12 kg CO 2 eq / kg AN kg CO 2 eq / kg Urea Emissioni di GHG per produzione di fertilizzanti in differenti regioni del mondo Nitrato ammonico granulare Urea % % % +112% +115% % 2 +18% +18% -3% +23%

13 Riduzione di N 2 O nella produzione di acido nitrico Impianto acido nitrico UHDE 4 - Ravenna Catalizzatore De-N 2 O brevettato Yara (centro ricerche Porsgrunn, Norvegia) La tecnologia si basa su una reazione ad alta temperatura su pellet ceramici contenenti ossido di cobalto e di cerio. Il protossido di azoto è convertito dal catalizzatore a azoto e ossigeno elementare. Il catalizzatore presenta numerosi vantaggi: 1. Facile applicabilità agli impianti esistenti, con limitate richieste di modifiche tecniche 2. Rese fino all 80% in termini di riduzione della concentrazione di N 2 O al camino 3. Tempo di vita elevato (> 3 anni) 4. Facile manutenzione / sostituzione Guadagno economico anche in termini di riduzione delle quote di CO 2 restituite in ambito EU-ETS! Catalizzatore per l abbattimento di N 2 O 13

14 kg CO 2 eq/ha Miglioramenti nella carbon footprint % N2O dalle attività agricole CO2 dalle attività agricole CO2 dal trasporto N2O dalla produzione di fertilizzante CO2 dalla produzione di fertilizzante L applicazione del catalizzatore de- N 2 O negli impianti Yara ha permesso una riduzione del 40% della carbon footprint del fertilizzante Il secondo hot spot è dovuto dalla generazione di N 2 O nel terreno fertilizzato, ad opera di diversi batteri presenti nel suolo: N 2 O emesso come sottoprodotto delle reazioni di nitrificazione (ossidazione di NH 4 + a NO 3- ) N 2 O emesso come sottoprodotto delle reazioni di denitrificazione (riduzione di NO 3- /NO 2 - a N 2 ) Ambedue i processi sono fortemente dipendenti dal tipo di suolo (scheletro, porosità, grado di umidità) e dal clima (temperato, tropicale, ecc.) senza De-N 2 O con De-N 2 O Variabili sui cui è possibile un intervento più limitato! 14

15 Riduzione di N 2 O emesso dalle reazioni biochimiche in campo La scelta del giusto tipo di fertilizzante in funzione del tipo di coltura e di suolo è fondamentale per limitare le emissioni (esempio: prodotti a base di nitrato ammonico invece di urea su terreni insaturi) L esperienza di Yara permette di ottimizzare il NUE (Nitrogen Use Efficiency), ovvero il quantitativo di azoto che è assimilato nella biomassa della coltura rispetto all azoto applicato nel suolo come fertilizzante: Applicazione corretta del fertilizzante, sulla base del tipo di suolo e di coltura Uso di fertilizzanti a rapido rilascio (base nitrato) e sincronizzazione della fertilizzazione in corrispondenza delle giuste fasi della crescita Sviluppo di fertilizzanti con inibitori della nitrificazione Strumenti messi a disposizione: N-Sensor (misuratore di N montato sulle macchine agricole) N-Tester (misuratore di N portatile sulle colture) Software e app per consultare DB specifici L ottimizzazione del NUE comporta anche un ritorno economico per l utente finale (riduzione degli sprechi) 15

16 Strumenti per ottimizzare il NUE N-Sensor Sistema per la misura del N 2 O Software e app di supporto N-Tester 16

17 kg CO 2 e/t di chicchi Case study Caffè - Vietnam Riduzione della carbon footprint del 16% con il programma di fertilizzazione Yara (media tra 21 imprese agricole) % 1400 Uso dell'energia 1200 Altro 1000 CO2 dal calcare nel suolo 800 Idrolisi dell'urea nel suolo 600 Emissione di N2O dal compost 400 Emissione di N2O dal suolo 200 Trasporto 0 Prima del programma Dopo il programma Produzione N da ferilizzante/ha:

18 kg CO 2 eqv / t mais Case study Mais - Brasile Fertlizzante a base AN Yara coniugato con sistema N-Sensor Riduzione del 26% della carbon footprint % Emissione di N2O dal residuo CO2 dal calcare nel suolo Emissione di N2O da dilavamento NO3 Emissione di N2O dal suolo N2O da volatilizzazione NH3 Idrolisi dell'urea Operazioni in campo 100 Trasporto 50 Semina Produzione 0 Urea AN non Yara AN Yara + N-Sensor 18

19 Partecipazione di Yara a progetti di LCA 19

20 Metodi di riferimento per il calcolo del carbon footprint sviluppati e pubblicati da Fertilizers Europe (2014) Yara ha collaborato con Fertilizers Europe per la creazione della metodologia di calcolo della carbon footprint dei fertilizzanti chimici nella supply chain Il Carbon Footprint Calculator è stato validato da DNV e contiene i valori di riferimento di emissioni e consumo energetico specifico in differenti regioni del mondo I nuovi valori sono insclusi nel Cool Farm Tool, World Food LCA Database e nel software GaBi LCA. 20

21 Conclusioni I fertilizzanti chimici sono e saranno un player fondamentale per assicurare cibo ad una popolazione in crescita Il carbon footprint di un prodotto deve essere analizzato nell intero ciclo di vita dello stesso e lungo tutta la supply chain, per evitare trasferimento dell impatto ambientale tra le varie fasi I fertilizzanti chimici hanno un carbon footprint non trascurabile, ma allo stesso tempo permettono di mitigare i cambiamenti climatici contribuendo ad una migliore produttività della terra per ettaro e riducendo la deforestazione L azione sugli «hot spot» in termini emissivi permette di ridurre considerevolmente la carbon footprint del fertilizzante: Interventi tecnici negli impianti produttivi hanno permesso a Yara, già oggi, di ridurre del 40% la carbon footprint dei propri fertilizzanti Il mix di innovazioni nei prodotti, aumento delle competenze da parte dell utente professionale, utilizzo di strumenti innovativi permette di agire sul secondo «hot spot» aumentando l uso efficiente dell azoto Entrambe le azioni contribuiscono alla sostenibilità e sono economicamente vantaggiose per tutti gli stakeholders La carbon footprint per i principali prodotti Yara, verificata da un ente terzo e disponibile, rappresenta un vantaggio sui competitors Yara è impegnata con diversi partner nella food chain per trasferire competenze e ridurre le emissioni di GHGs 21

22