Le emissioni di gas serra nell industria agroalimentare

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1 FIERAGRICOLA VERONA BIOENERGY EXPO 4 febbraio 2010 ENERGIA RINNOVABILE ED EMISSIONI: CERTIFICARE PER UN AMBIENTE MIGLIORE Le emissioni di gas serra nell industria agroalimentare Ing. Francesco Zepparelli - TREE S.r.l., Perugia

2 Ing. Francesco Zepparelli L agricoltura e la deforestazione sono tra i fattori che maggiormente contribuiscono al cambiamento climatico, ma per lo stesso motivo gli agricoltori e coloro che utilizzano le foreste potrebbero avere un ruolo chiave nella riduzione delle emissioni di gas serra Alexander Müller, Vice Direttore Generale della FAO; La pratica dell agricoltura, produce rilevanti volumi di gas a effetto serra, principale causa del cambiamento climatico. Al tempo stesso però, subisce gli impatti negativi del climate change, in termini di riduzione della produttività e di incremento dei rischi legati alla sicurezza alimentare; L attività agricola è responsabile della produzione di gas serra per una quota pari al 33% del totale delle emissioni annuali nel mondo; Il contributo dell agricoltura alla produzione dei gas serra mondiali è aumentato nel corso degli anni: si è passati dai 39 miliardi di tonnellate del 1990 ai 49 miliardi di tonnellate del 2004, con una crescita percentuale del 25,6%; Incremento imputabile perlopiù all uso dei fertilizzanti, allo sviluppo della zootecnia, alla produzione di reflui e all uso di biomassa per la produzione di energia.

3 Ing. Francesco Zepparelli

4 Ing. Francesco Zepparelli

5 Ing. Francesco Zepparelli SCENARIO DI RIFERIMENTO: I CAMBIAMENTI CLIMATICI Il Protocollo di Kyoto, adottato l 11 dicembre 1997, indica gli obiettivi internazionali per la riduzione delle emissioni dei gas serra, considerati i principali responsabili del riscaldamento globale del pianeta e conseguentemente delle modifiche dell andamento climatico. I gas serra Greenhouse Gases (GHGs) regolamentati sono: CO 2, CH 4, N 2 O, HFC, PFC, SF 6.

6 Ing. Francesco Zepparelli OBIETTIVI Analizzare le caratteristiche dei diversi tipi di filiera: zootecnica, agricola a pieno campo e agricola protetta; Evidenziare per ogni filiera le fasi di lavorazione che determinano la produzione di CO 2 e quindi l impatto ambientale; Calcolare per ciascuna delle fasi il quantitativo di CO 2 prodotto.

7 Ing. Francesco Zepparelli LE FILIERE AGROALIMENTARI E LE EMISSIONI DI GHGs Filiere Corte Filiere Lunghe Si differenzia per il tipo di animale allevato (suini, bovini, etc.), e da questo dipendono le diverse La coltivazione fasi di lavorazione. avviene senza il controllo delle condizioni climatiche. La coltivazione avviene in serre con condizioni climatiche controllate (T, P, u r ). Filiera zootecnica Filiera a pieno campo Filiera protetta Fermentazione enterica Gestione del letame prodotto Combustibili fossili Combustibili fossili Consumo di energia elettrica Consumo di energia elettrica Combustibili Fertilizzanti fossili Consumo di energia elettrica Fertilizzanti Le attività agroalimentari sono responsabili del 33% delle emissioni annuali nel mondo di GHG. 46% N 2 O 27% fermentazione enterica 45% CH 4 9% CO 2 10% risicoltura 8% fertilizzanti organici

8 QUANTIFICAZIONE DELLE EMISSIONI DI CO 2 IN UNA FILIERA AGROALIMENTARE Ing. Francesco Zepparelli Le filiere zootecniche si differenziano in particolar modo per il tipo di specie allevata. Qualunque essa sia comunque la filiera zootecnica corrispondente prevede alcune fasi fondamentali: allevamento con utilizzo di foraggi o mangimi; riproduzione degli animali e cura della prole; smaltimento degli escrementi destinati nella maggior parte dei casi ad essere utilizzati come fertilizzanti organici; macellazione e trasporto dei derivati. Emissioni di CO2 dovute a: emissioni da fermentazione enterica; emissioni di metano da gestione del letame prodotto; combustione di combustibili, gasolio (trasporto degli animali); consumo di energia elettrica per impianti di illuminazione e ventilazione; combustione di gas naturale per il riscaldamento dei box degli animali appena nati.

9 QUANTIFICAZIONE DELLE EMISSIONI DI CO 2 IN UNA FILIERA AGROALIMENTARE Ing. Francesco Zepparelli Le filiere protette si differenziano in particolare per il tipo di specie coltivata,ma qualunque essa sia, la filiera corrispondente prevede alcune fasi fondamentali: lavorazione del terreno; semina; irrigazione; mantenimento di condizioni climatiche adeguate; somministrazione di fertilizzanti; raccolta e distribuzione dei prodotti; Emissioni di CO 2 dovute a: combustione di combustibili (trasporto dei vegetali); consumo di energia elettrica (impianti di ventilazione e illuminazione); combustione di gas naturale (per l impianto di riscaldamento della serra funzionante nel periodo invernale e mezzi meccanici); uso di fertilizzanti azotati.

10 QUANTIFICAZIONE DELLE EMISSIONI DI CO 2 IN UNA FILIERA AGROALIMENTARE Ing. Francesco Zepparelli Le filiere a pieno campo si differenziano in particolare per il tipo di specie coltivata, ma qualunque essa sia, la filiera corrispondente prevede alcune fasi fondamentali: lavorazione del terreno; semina; irrigazione; somministrazione di fertilizzanti; raccolta e distribuzione dei prodotti. Emissioni di CO 2 sono dovute a: combustione di combustibili (trasporto dei vegetali e uso di mezzi meccanici); consumo di energia elettrica (impianti di ventilazione e illuminazione dell azienda); uso di fertilizzanti azotati.

11 Ing. Francesco Zepparelli QUANTIFICAZIONE DELLE EMISSIONI DI CO 2 IN UNA FILIERA AGROALIMENTARE (Metodologia per la quantificazione delle emissioni CO 2 basata sulle linee guida IPCC 2006) Emissioni = Dati attività * Fattore di Emissione I gas serra presi in considerazione sono: CO 2, CH 4 e N 2 O. QUANTITATIVO EQUIVALENTE TOTALE DI ANIDRIDE CARBONICA CO 2 eq= Q i * GWP i Q i : quantitativo di sostanza emessa [kg]; i: inquinante emesso (CO 2, CH 4 e N 2 O); GWP: potenziale di riscaldamento globale per un orizzonte temporale di 100 anni.

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13 QUANTIFICAZIONE DELLE EMISSIONI DI CO 2 IN UNA FILIERA AGROALIMENTARE Ing. Francesco Zepparelli Emissioni di metano per fermentazione enterica e gestione del letame prodotto E=n*FE E: emissioni di metano [kg]; n: numero di capi allevati; FE: fattore di emissione di metano (fermentazione enterica o gestione del letame prodotto) [kg CH 4 /capo anno]. Emissioni di azoto da gestione del letame prodotto N ex tot = n*n ex N ex tot : totale azoto escreto [ kg N tot]; n: numero di capi; N ex : azoto escreto [kg N/capo anno].

14 QUANTIFICAZIONE DELLE EMISSIONI DI CO 2 IN UNA FILIERA AGROALIMENTARE Ing. Francesco Zepparelli Emissioni dirette di protossido di azoto da gestione diretta del letame N 2 O dirette = N ex tot * EF 3 *44/28 N perso : quantità di azoto perso per emissione diretta [kg]; EF 3 : tipo di smaltimento [kg N 2 O-N]; 44/28: fattore di conversione da azoto a protossido di azoto. Emissioni indirette di protossido di azoto che volatilizza N 2 O vol = N vol *EF 4 *44/28 EF 4 : tipo di smaltimento [kg N 2 O-N]; 44/28: fattore di conversione da azoto a protossido di azoto.

15 QUANTIFICAZIONE DELLE EMISSIONI DI CO 2 IN UNA FILIERA AGROALIMENTARE Ing. Francesco Zepparelli Emissioni dovute al consumo di energia elettrica Q = E * F EN Q: quantitativo di GHG emessi (grammi CO 2 eq); E: consumo di energia elettrica annuo (kwh); F EN : fattore di emissione (grammi di CO 2 emessa/kwh netto fornito alla rete). Emissioni dovute alla combustione di combustibili fossili Q i = S * P.C.I * EF i * C Q i : quantitativo di sostanza emessa [kg]; S: consumo di combustibile (Sm 3 o kg) ; *I dati sono riferiti a 15 C e 1,01325 bar (condizioni standard) P.C.I: potere calorifico inferiore; C: coefficienti di ossidazione [kj/sm 3 ] [kj/ kg] ; EF i : fattore di emissione [kg/tj]; i: inquinante emesso.

16 Ing. Francesco Zepparelli Le emissioni di gas serra nell industria agroalimentare BIOENERGY EXPO Verona, 4 febbraio 2010

17 QUANTIFICAZIONE DELLE EMISSIONI DI CO 2 IN UNA FILIERA AGROALIMENTARE Ing. Francesco Zepparelli Emissioni causate dall utilizzo di fertilizzanti azotati N 2 O Dirette - N = N 2 O - N Inputs + N 2 O - N os + N 2 O - N PRP N 2 O - N os : emissioni annuali dirette di N 2 O N dovute alla gestione dei suoli organici [kg N 2 O-N/anno]; N 2 O - N Inputs : emissioni annuali dirette di N 2 O N dovute all azoto impiegato nella manutenzione dei terreni [kg N 2 O-N/anno]; N 2 O - N PRP : emissioni annuali dirette di N 2 O - N derivanti da urina e letame dei pascoli [kg N 2 O-N/anno].

18 QUANTIFICAZIONE DELLE EMISSIONI DI CO 2 IN UNA FILIERA AGROALIMENTARE Ing. Francesco Zepparelli Emissioni di protossido di azoto per emissioni dirette dei fertilizzanti N 2 O - N Dir = [(F SN + F ON ) * EF 1 ] F SN : quantitativo annuale di azoto sintetico applicato ai terreni [kg N/anno]; F ON : quantitativo annuale di azoto da letame animale, compost, fanghi di depurazione e da altri materiali organici [kg N/anno]; EF 1 : fattore di emissione [0.01 kg N 2 O-N (kg N) -1 ].

19 QUANTIFICAZIONE DELLE EMISSIONI DI CO 2 IN UNA FILIERA AGROALIMENTARE Ing. Francesco Zepparelli Emissioni di protossido di azoto applicato ai terreni N 2 O ATD - N =[( F SN * Frac GASF ) +(F ON * Frac GASF )] * EF 4 F SN : quantitativo annuale di azoto sintetico applicato ai terreni; Frac GASF : frazione di fertilizzante minerale azotato che volatilizza come NH 3 e N Ox [0.10 (kg NH 3 -N+NO x -N) (kg NH 3 -N+NO x -N applicato) -1 ]; F ON : quantitativo annuale di azoto da letame animale, compost, fanghi di depurazione e da altri materiali organici; EF 4 : fattore di emissione di N 2 O [(0.01kg N-N 2 O)(kg NH 3 -N+NO x -N volatilizzato) -1 ].

20 QUANTIFICAZIONE DELLE EMISSIONI DI CO 2 IN UNA FILIERA AGROALIMENTARE Ing. Francesco Zepparelli Emissioni di protossido di azoto da lisciviazione applicato ai terreni N 2 O L - N= (F SN + F ON ) * Frac LEACH * EF 5 F SN : quantitativo annuale di azoto sintetico applicato ai terreni [kg]; F ON : quantitativo annuale di azoto da letame animale, compost, fanghi di depurazione e da altri materiali organici [kg]; Frac LEACH : frazione di azoto perso per lisciviazione [0.30 (kg N )(kg N applicato) -1 ]; EF 5 : fattore di emissione di N 2 O da lisciviazione [ kg N- NO]. Emissioni di anidride carbonica dall utilizzo di urea CO 2 = M * EF * 44/12 M: quantitativo annuale di urea utilizzato [ton urea (anno) -1 ]; EF: fattore di emissione [0.20 ton C (ton urea)]; 44/12: fattore di conversine da C a CO 2.

21 Ing. Francesco Zepparelli QUANTITATIVO EQUIVALENTE TOTALE DI ANIDRIDE CARBONICA CO 2 eq = CO 2 * GWP CO2 + N 2 O * GWP N2O + N 2 O ATD * GWP N2O + N 2 O L * GWP N2O CO 2 : quantitativo di anidride carbonica [kg]; GWP CO2 : potenziale di riscaldamento globale per un orizzonte temporale di 100 anni per l anidride carbonica; N 2 O: quantitativo di protossido di azoto [kg]; GWP N2O : potenziale di riscaldamento globale per un orizzonte temporale di 100 anni per il protossido di azoto; N 2 O ATD : quantitativo di protossido di azoto da depositi atmosferici [kg]; N 2 O L : quantitativo di protossido di azoto da lisciviazione [kg].

22 Ing. Francesco Zepparelli CONCLUSIONI L analisi delle varie tipologie di filiere agroalimentari e delle varie fasi di lavorazione ha permesso di evidenziare i processi attraverso i quali si sviluppano i GHGs; Sono state illustrate le procedure necessarie alla quantificazione delle loro emissioni; La filiera agroalimentare complessivamente ha un impatto sulle emissioni di CO2 molto significativo, anche se una stima accurata complessiva deve essere ancora raggiunta. E necessario stimolare un progetto di ricerca specifico per questo settore; Vi sono molte potenzialità di riduzione delle emissioni, dal trasporto al packaging che potrebbero favorire il Paese nei suoi impegni relativi al Protocollo di Kyoto.