Agrobioenergie: la filiera biogas-biometano G. Ragaglini, F. Dragoni, E. Corneli, E. Bonari

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1 Agrobioenergie: la filiera biogas-biometano G. Ragaglini, F. Dragoni, E. Corneli, E. Bonari

2 QUANTO PIACE IL BIOGAS? Biogas in europa: nel % energia elettrica +16% energia termica rispetto al 2011 GWh (electricity) Ktoe (heat) National Action Plans (green) vs Eurobserv ER Projections (black) Fabbri et al., 2013

3 PERCHÉ PIACE IL BIOGAS

4 PERCHÉ PIACE IL BIOGAS (1.013 bar, 15 C) MJ kg -1 Gas dry matter Liquid Solid C:H

5 LA DIGESTIONE ANAEROBICA IN ITALIA Colture energetiche e/o sottoprodotti agroindustriali 23% Solo effluenti zootecnici 3% Effluenti zootecnici + sottoprodotti agroindustriali + colture energetiche 12% Effluenti zootecnici + sottoprodotti agroindustriali 24% Effluenti zootecnici + colture energetiche 38% Il 72% della potenza elettrica installata (653 MWe) basa il proprio approvvigionamento su colture da biomassa Fabbri et al., 2013

6 LA DIGESTIONE ANAEROBICA IN ITALIA N Impianti DA Potenze kwe r (spearman) r (spearman) Sup Mais Ceroso 0.56 *** 0.54 *** Produzione Mais Ceroso 0.56 *** 0.55 *** Rese Mais Ceroso 0.33 ** 0.36 ** Capi Bovini 0.55 *** 0.45 *** Capi Bufalini 0.11 ns 0.12 ns Capi Suini 0.74 *** 0.72 *** Capi Vacche Latte 0.54 *** 0.47 *** Totale Capi 0.71 *** 0.63 *** vacche latte 10% 16,883,750 capi bovini 33% suini 55% bufalini 2%

7 LA DIGESTIONE ANAEROBICA IN ITALIA N Impianti DA Potenze kwe r (spearman) r (spearman) Sup Mais Ceroso 0.56 *** 0.54 *** Produzione Mais Ceroso 0.56 *** 0.55 *** Rese Mais Ceroso 0.33 ** 0.36 ** Capi Bovini 0.55 *** 0.45 *** Capi Bufalini 0.11 ns 0.12 ns Capi Suini 0.74 *** 0.72 *** Capi Vacche Latte 0.54 *** 0.47 *** Totale Capi 0.71 *** 0.63 *** Superficie: 290,700 ha Produzione: 16,635,000 t FM Resa media: 570 qli ha -1

8 POTENZIALITÀ DEL MAIS BMP = ml gvs -1 VS = 95 % of TS Dragoni et al., 2014 Resa media mais = 18.3 (±4.4) tdm Resa media biometano = 6434 (±1554) Nm ha -1

9 IMPATTO DEL MAIS DA BIOGAS SULL USO DEL SUOLO IPOTESI Approvvigionamento del 72% della potenza installata con mais insilato in co-digestione al 50% Ore /anno funzionamento = 8,000 Ƞe = 30% pci biometano = 35.8 MJ Nm 3-1

10 IMPATTO DEL MAIS DA BIOGAS SULL USO DEL SUOLO Fabbisogno Energia primaria = GJ anno -1 Superficie richiesta = 92,143 ha anno -1 LUC = 0.45(±0.16) ha kwe -1

11 UNO SCENARIO ALTERNATIVO CHIAMATO GIANT REED IPOTESI Approvvigionamento del 72% della potenza installata con Arundo insilata in co-digestione al 50% - sostituzione del mais ceroso Ore /anno funzionamento = 8,000 Ƞe = 30% pci biometano = 35.8 MJ Nm 3-1

12 UNO SCENARIO ALTERNATIVO CHIAMATO GIANT REED Single Harvest -SH Marzo Settembre Double Harvest - DH Marzo Giugno/Luglio Ottobre

13 RESE DI ARUNDO DONAX SC FC 30 tdm ha DH = SH FC = 55% di DH SC = 45% DH DH SH DH SH DH SH Ragaglini et al., 2014 Dragoni et al., 2015 (In press)

14 MAPPA DELLE RESE POTENZIALI DI ARUNDO CROP RUE = 5.74 g MJ -1 (Ceotto et al., 2013) avglai = 3.5 > 0.85 f_ipar WUE = 3.2 g L -1 (Triana et al., 2014) Tb = 6 C (Nassi o Di Nasso et al., 2012) ƩHU vegetative season CLIMATE (15 year data UCEA) RAD Tmed Ptot SOIL (ESDB) Texture Bulk Density OM Depth Pedotransfert function Ground Water Level GEOGRAPHICAL CONSTRAINTS Soil Use (211 of CORINE 2006) Slope (DTM 75m)

15 STIMA DEL MARGINE LORDO DELLA COLTURA COSTI DI PRODUZIONE ARUNDO 12 ANNI ANNO DI IMPIANTO mezzi tecnimezzi meccanici aratura 50 cm 190 concimazione (100 kg/ha di N, P2O5 e K2O) erpicatura (2 passaggi) 124 impianto (20000 rizomi/ha, 0,13 /unità) ASPORTAZIONI (kgn tdm -1 ) rullatura 33.5 DH - FC 7.4 intervento irriguo (1 h, tubo 110mm diametro) 56.5 DH - SC 6.3 sarchiatura (2 passaggi) 94 SH 4 raccolta (falciatrinciacaricarice) 0.95 * q.le tal quale (Ragaglini et al., 2014) insilamento ANNI SUCCESSIVI raccolta (falciatrinciacaricarice) insilamento /ha 0.35 * q.le tal quale 0.95 * q.le tal quale 0.35 * q.le tal quale concimazione anni successivi (UREA 46%) 0.94 * kgn 31.5 * n tagli ULTIMO ANNO ripristino terreno PREZZO TRINCIATO (MAIS CEROSO) 35 /t

16 MAPPA DEL MARGINE LORDO - SH ML ( ha -1 ) ha Class ha < 450 6,764,600 Unsuitable 6,764, ,113, ,868, ,905,900 > ,300 Suitable 7,516,500 Totale 14,281,100 Soglia 450 Errori di stima del modello Produttività nel lungo periodo Prezzi del trinciato più bassi Costi di gestione del digestato Tare produttive Itinerari tecnici alternativi Maccanizzazione

17 MAPPA DEL MARGINE LORDO - DH ML ( ha -1 ) ha Class ha < 450 7,832,900 Unsuitable 7,832, ,392, ,354, ,367,000 > ,200 Suitable 6,448,200 Totale 14,281,100

18 -14% (-1,068,300 ha) AREE VOCATE SH VS DH

19 BMP DI ARUNDO DONAX INSILATA BMP SHi = 274 ml gsv -1 BMP DH-FCi = 310 ml gsv -1 BMP DH-SCi = 365 ml gsv -1 Dragoni et al., 2014

20 RESA AD ETTARO DI CH 4 DA ARUNDO DONAX SH 8825 NmCH 4 ha -1 DH NmCH 4 ha -1

21 RISPARMIO DI SUOLO SH VS MAIS Fabbisogno Energia primaria = GJ anno -1 Mais Arundo SH Nm 3 CH4 ha (± 1554) 8825 (± 1956) LUC (ha kwe -1 ) 0.45 (±0.16) 0.32 (±0.07) Sup richiesta (ha) 92,143 66,645 LUsaving (%) -28

22 RISPARMIO DI SUOLO SH VS MAIS Fabbisogno Energia primaria = GJ anno -1 Mais Arundo DH Nm 3 CH4 ha (± 1554) (± 1932) LUC (ha kwe -1 ) 0.45 (±0.16) 0.24 (±0.04) Sup richiesta (ha) 92,143 53,804 LUsaving (%) -42

23 CONCLUSIONI Le colture da biomassa nella filiera del biogas sono importanti, perché garantiscono sicurezza di approvvigionamento e maggiore semplicità di gestione dal punto di vista logistico (trasporto e stoccaggio) L Arundo dal punto di vista produttivo e del potenziale metanigeno è una concreta alternativa a colture annuali altamente produttive quali il mais La resa di metano ad ettaro in aree vocate è superiore a quella del mais sia in sistemi a singola raccolta che a doppia raccolta Inoltre beneficia del massimo incentivo poiché equiparata ai sottoprodotti - art 4.3 comma C del Decreto Biometano La doppia raccolta consente di ottenere rese di metano ad ettaro superiori alla singola raccolta per via della più elevata digeribilità di piante un rapporto foglie/steli più elevato e caratterizzate da un maggior contenuto di azoto I costi di gestione più elevati limitano l attuazione di sistemi a doppia raccolta ad aree particolarmente vocate, ma in quelle condizioni il risparmio di suolo può anche arrivare all 80%, con medie del 42%

24 CONCLUSIONI Tale risparmio di suolo: Consente al produttore di energia di dipendere da un bacino di approvvigionamento più ridotto e stabile Consente all imprenditore agricolo di risparmiare superficie aziendale Consente una riduzione degli input ad ettaro e per bacino rispetto a colture annuali Consente di ridurre la competizione verso utilizzi food delle superfici agricole Inoltre: Irrigazione solo nell anno di impianto Elevate capacità di stoccaggio del carbonio nel suolo Adattabilità a condizioni marginali

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