2. FONTI ED ENERGIE RINNOVABILI 2.1. Le rinnovabili nella normativa italiana... 27

Gian Andrea Pagnoni, laureato in Scienze Naturali nel 1992, ha lavorato dal 1990 al 1991 presso lo University College Galway (Ireland) dove ha preparato una tesi sperimentale in Ecologia. Dal 1993 svolge la libera professione nei settori valutazione ambientale, ricerca applicata e monitoraggio di progetti e piani. Nel 1998 ha conseguito il Dottorato di Ricerca in Ecologia presso l Università di Parma. Dal 2001 è docente di scienze part time nelle scuole superiori e dallo stesso anno è socio fondatore dell Istituto Delta di Ecologia Applicata Srl, società Spin Off dell Università di Ferrara, dove dal 2007 è membro del Consiglio di Amministrazione. Dal 2005 è docente a contratto per il Corso Valutazione di Impatto Ambientale: casi di studio presso l Università di Ferrara e dal 2009 è docente di Valutazione Ambientale presso il master internazionale Ecopolis. Negli ultimi anni si è dedicato soprattutto ai settori energie rinnovabili e aree protette. Il testo del capitolo 4 è in collaborazione con Dario Bonamici. Il testo del capitolo 11 è in collaborazione con Elena Tamburini. Il testo del capitolo 12 è in collaborazione con Chiara Zaccaria. Il testo del paragrafo 14.6 è di Dario Bonamici e Gian Andrea Pagnoni. Si ringraziano per la revisione tecnico-scientifica dei testi: Paolo Costantino, Viller Boicelli, Rafael Jacoel, Sandro Bolognesi, Horst Stuffer, Alessio Stabellini, Dario Bonamici, Flavio Bruno, Fabio Bertasi, Marcello Folegatti, Giulia Bernini, Mario Sunseri, Maurizio Piergentili, Simone Tonon, Gianluca Morara, Marco Fabbri, Gloria Minarelli, Andrea Ansaloni. Si ringraziano le seguenti Aziende e i seguenti Enti per aver contribuito alla redazione del manuale, fornendo consulenze, revisione dei testi, immagini e descrizioni tecnologiche: 2MD Sistemi Snc., Via Maria Majocchi Plattis n. 44, 44124 Ferrara ASICOOP Coop agricola servizi interaziendali, Via G. Mazzini 60/A, 48011 Alfonsine (RA) Cazzani Soc. Agr. S.S., Via S. Vitale Est 2101/A, 40059 Medicina (BO) EnviTec Biogas Italia Srl, Via Bussolengo, 8c, 37066 Sommacampagna (VR) KWB Italia Srl, caldaie a biomassa, Via T.A. Edison 15, I-39100 Bolzano MEPE Energie Rinnovabili Srl, Via F.lli Bandiera 19, 10042 Nichelino (TO) San Marco Bioenergie SpA, Via Val d Albero 73, 44011 Bando d Argenta (FE) Unindustria Ferrara. Via Montebello 31, 44100 Ferrara Copyright 2011 DEI Srl TIPOGRAFIA DEL GENIO CIVILE Via Nomentana, 16-00161 Roma Tel. 06.44.16.371 (r.a.) - Fax 06.440.33.07 e-mail dei@build.it URL http://www.build.it I diritti di traduzione, di memorizzazione elettronica, di riproduzione e di adattamento, totale o parziale, con qualsiasi mezzo (compresi i microfilm e le copie fotostatiche) sono riservate per tutti i Paesi. L elaborazione del testo, anche se curata con scrupolosa attenzione, non può comportare specifiche responsabilità per eventuali involontari errori o inesattezze.

Indice INTRODUZIONE................................................ 13 1. LʼENERGIA E LʼAMBIENTE 1.1. Energia e sostenibilità ambientale............................... 16 1.1.1. Il contributo della produzione di energia alle emissioni di gas serra 18 1.2. I target di riduzione delle emissioni e il pacchetto 20-20-20 della UE.. 20 2. FONTI ED ENERGIE RINNOVABILI 2.1. Le rinnovabili nella normativa italiana............................ 27 3. LE BIOMASSE E LE BIOENERGIE 3.1. Dal sole alla biomassa........................................ 29 3.2. I combustibili e la combustione................................. 31 3.3. Fonti di biomassa da energia.................................. 32 3.4. Biomasse solide............................................ 33 3.4.1. Biomassa forestale..................................... 34 3.4.2. Biomassa agricola..................................... 34 3.5. Biomassa da sottoprodotti o rifiuti............................... 35 3.5.1. Residui forestali e dellʼindustria del legno................... 35 3.5.2. Ciocchi, bricchetti, cippato e pellet da legna................. 35 3.5.3. Residui agricoli di aree temperate......................... 37 3.5.4. Residui agricoli di aree tropicali........................... 37 3.5.5. Residui e rifiuti dellʼindustria agroalimentare................. 38 3.5.6. Liquor nero........................................... 38 3.5.7. Reflui zootecnici....................................... 39 3.5.8. Rifiuti Solidi Urbani (RSU)............................... 39 3.5.9. Combustibile Derivato da Rifiuti (CDR)..................... 40 3.5.10. Pellet da rifiuti........................................ 41 3.6. Biogas e biometano.......................................... 41 3.7. I biocarburanti liquidi: le tre generazioni.......................... 42 4. LA DEFINIZIONE NORMATIVA DI BIOMASSA 4.1. Classificazione ai sensi del DLgs 387/2003 e del DLgs 28/2011....... 46

8 INDICE 4.2. Classificazione ai sensi della Parte V del DLgs 152/2006............. 47 4.3. Classificazione ai sensi della Parte IV del DLgs 152/2006............ 49 4.3.1. Lo stato attuale del rapporto biomassa, rifiuto, sottoprodotto.... 51 4.3.2. Lʼimpiego dei sottoprodotti per la valutazione energetica....... 53 5. IL TREND DELLA PRODUZIONE DI ENERGIA DA BIOMASSE 5.1. Il trend italiano della produzione di energia da biomasse............. 56 5.2. Le prospettive globali delle biomasse............................ 59 5.3. Piano di azione nazionale per le rinnovabili....................... 61 6. TECNOLOGIE PER LA PRODUZIONE DI ENERGIA DA BIOMASSE 6.1. Processi di conversione termochimica........................... 68 6.1.1. Combustione diretta.................................... 69 6.1.2. Pirolisi (pyrolysis)...................................... 70 6.1.3. Gassificazione (gasification) o pirogassificazione............. 71 6.1.4. Carbonizzazione di sostanze legnose e vegetali.............. 74 6.1.5. Carbonizzazione di rifiuti (biochar)......................... 75 6.1.6. Torrefazione (torrefaction)............................... 75 6.2. Processi di conversione biochimica.............................. 76 6.2.1. Digestione anaerobica per la produzione di biogas............ 76 6.2.2. Digestione aerobica per la produzione di compost e calore...... 79 6.2.3. Fermentazione per la produzione di bioetanolo di prima generazione 80 6.2.4. Altri bioliquidi da fermentazione: il bioetanolo................ 81 6.3. Processi di conversione fisico-chimica........................... 82 6.3.1. Spremitura e filtrazione................................. 82 6.3.2. Trans-esterificazione di oli per la produzione di biodiesel di prima generazione.......................................... 83 6.3.3. Processi innovativi: trans-esterificazione enzimatica........... 84 6.3.4. Liquefazione di biomassa solida, la seconda generazione di biocombustibili.............................................. 85 6.3.5. Biomassa da microalghe: la terza generazione di biocombustibili. 87 7. GLI IMPIANTI PER LA PRODUZIONE DI ENERGIA DA BIOMASSA 7.1. Cogenerazione e trigenerazione................................ 89 7.2. Dal camino alla centrale termoelettrica........................... 92 7.2.1. Camini e stufe........................................ 94 7.2.2. Caldaie.............................................. 95 7.2.3. Impianti cogenerativi................................... 97

INDICE 9 7.3. Altre tipologie di impianti a biomasse............................ 99 7.3.1. Co-combustione (Co-firing).............................. 99 7.3.2. Combustione previa gassificazione della biomassa............ 99 7.3.3. Turbogas a ciclo combinato e IGGT........................ 101 7.3.4. Sistemi small-modular.................................. 101 7.4. Impianti per la combustione di biogas da biomassa................. 102 7.4.1. Le fonti di biomassa per la produzione di biogas.............. 103 7.4.2. Il digestore e il digestato................................. 105 7.4.3. Biogas da discarica o da digestione anaerobica di RSU trattati... 112 7.4.4. Il trattamento del biogas................................. 113 7.4.5. La combustione del biogas.............................. 114 8. LA GESTIONE E LA VALORIZZAZIONE ECONOMICA DELLA BIO- MASSA 8.1. La produzione di biomassa.................................... 120 8.2. La figura dellʼimprenditore agricolo.............................. 121 8.3. I prezzi di mercato della biomassa.............................. 124 8.4. Il premium price e la solidità del rapporto tra i diversi stadi della filiera... 125 8.5. La stagionalità della biomassa................................. 125 8.6. Il trasporto della biomassa tra lʼarea produttiva e la centrale.......... 126 9. LA FILIERA DELLE BIOMASSE SOLIDE 9.1. Unità di misura e pezzatura................................... 130 9.2. Il legname delle foreste naturali................................. 132 9.3. Gli arboreti specializzati....................................... 134 9.4. La pezzatura e lo stoccaggio del materiale........................ 137 9.5. I residui legnosi............................................. 139 9.6. La filiera del miscanto........................................ 140 9.7. La valorizzazione energetica ed economica delle biomasse solide..... 141 9.8. Casi studio nel settore delle biomasse solide...................... 147 9.9. Efficienza economica delle mini-reti di teleriscaldamento............. 150 9.10. La valorizzazione energetica ed economica della pirogassificazione... 151 9.11. Il mercato globale delle biomasse solide.......................... 151 10. LA FILIERA DEL BIOGAS 10.1. Le colture energetiche........................................ 157 10.2. La conservazione dellʼinsilato.................................. 162 10.3. I residui agroindustriali vegetali e animali......................... 164

10 INDICE 10.4. I reflui zootecnici............................................ 164 10.5. La codigestione delle biomasse................................ 166 10.6. Il rendimento energetico di un impianto a biogas................... 169 10.7. Il rendimento economico di un impianto a biogas................... 173 10.8. Altri casi studio nel settore del biogas............................ 177 10.9. La gestione normativa dei prodotti in uscita dagli impianti a biogas..... 179 10.10. La gestione tecnica del digestato e la sua destinazione finale........ 182 10.11. Lʼintegrazione della digestione anaerobica con la produzione di compost 187 10.12. Procedure e parametri di controllo per una corretta gestione dellʼimpianto 188 10.13. La produttività del biogas da discarica.......................... 191 10.14. La produzione di biometano e il rendimento economico............. 193 10.15. Il mercato globale del biogas.................................. 196 11. LA FILIERA DEI COMBUSTIBILI LIQUIDI 11.1. Il bioetanolo................................................ 199 11.2. Il bioetanolo di seconda generazione............................ 200 11.3. Gli oli vegetali.............................................. 202 11.4. Estrazione e trattamenti di raffinazione sugli oli vegetali.............. 205 11.4.1. La qualità dellʼolio..................................... 209 11.5. I sottoprodotti derivanti dallʼestrazione di olio dai semi oleosi.......... 211 11.5.1. Il processo di trans-esterificazione e il recupero della glicerina... 214 11.6. La qualità del biodiesel....................................... 216 11.7. La filiera olio-energia per la cogenerazione........................ 219 11.8. La filiera olio-energia per autotrazione........................... 222 11.9. Altri casi studio nel settore dei biocarburanti....................... 227 11.10. Il mercato globale dei biocombustibili........................... 227 12. GLI INCENTIVI PER LA PRODUZIONE DI ENERGIA DA BIOMASSA 12.1. Il sistema delle quote obbligate................................. 235 12.2. La qualifica degli Impianti a Fonti Rinnovabili (IAFR)................ 236 12.3. Il CIP 6/92................................................. 238 12.4. I Certificati Verdi............................................ 240 12.4.1. Chi ha diritto ai Certificati Verdi?.......................... 241 12.4.2. Taglia dei Certificati Verdi, modalità di rilascio e durata........ 241 12.4.3. Il metodo di calcolo dei Certificati Verdi..................... 243 12.4.4. Il prezzo dei Certificati Verdi............................. 245 12.5. Vendita dellʼenergia immessa in rete............................. 247

INDICE 11 12.5.1. Ritiro dedicato o vendita indiretta......................... 248 12.5.2. Vendita diretta........................................ 249 12.6. Lo scambio sul posto......................................... 249 12.7. La tariffa onnicomprensiva.................................... 252 12.7.1. Sistema della tariffa onnicomprensiva...................... 253 12.7.2. Scelta della tipologia di incentivazione..................... 255 12.7.3. Disposizioni per gli impianti entrati in esercizio prima del 1 gennaio 2008............................................ 255 12.8. Condizioni di non cumulabilità degli incentivi...................... 257 12.9. La filiera corta e la tracciabilità................................. 258 12.10. Disposizioni in materia di biocarburanti......................... 261 12.10.1. Criteri di sostenibilità per i biocarburanti e i bioliquidi......... 262 12.11. LʼIVA agevolata per il cippato da legna.......................... 263 12.12. Lʼincentivazione del biometano................................ 263 13. DALLA FATTIBILITÀ ALLʼAUTORIZZAZIONE 13.1. La scelta del sito e le zone escluse.............................. 265 13.2. Le numerose autorizzazioni e il procedimento unico................. 266 13.2.1. Autorizzazione degli interventi di modifica................... 270 13.3. Dalla DIA alla SCIA alla procedura semplificata.................... 273 13.4. La comunicazione per attività di edilizia libera..................... 276 13.5. La Valutazione di Impatto Ambientale (VIA)....................... 278 13.6. Il rapporto tra AU e VIA....................................... 280 13.6.1. Lʼautonomia dei procedimenti............................ 280 13.6.2. Durata dei procedimenti di Autorizzazione Unica e VIA........ 281 13.7. LʼAutorizzazione Integrata Ambientale (AIA)....................... 284 13.8. LʼAutorizzazione paesaggistica................................. 287 13.9. La Valutazione di Incidenza Ambientale (VINCA)................... 289 13.9.1. Incidenza negativa e motivi di interesse pubblico............. 290 13.10. Il rapporto tra VIA e VINCA................................... 293 13.11. La Valutazione Ambientale Strategica (VAS)...................... 294 14. IMPATTI AMBIENTALI DELLE BIOMASSE 14.1. Emissioni atmosferiche....................................... 297 14.1.1. Interramento del biochar e sink della CO 2................... 300 14.2. Uso del suolo, paesaggio ed ecosistemi.......................... 301 14.3. Traffico.................................................... 302 14.4. Emissioni odorose........................................... 303

12 INDICE 14.5. Acque, problema dellʼazoto e direttiva nitrati....................... 303 14.6. Rumore................................................... 305 14.7. Impatti socio-economici....................................... 309 14.8. Impatto ambientale e sostenibilità dei biocarburanti................. 312 APPENDICI A - Agenzie e Autorità............................................. 319 B - Glossario.................................................... 321 BIBLIOGRAFIA E SITOGRAFIA................................... 325

INTRODUZIONE La biomassa derivata da produzioni forestali o agricoltura dedicata, da rifiuti o reflui organici, da residui o sottoprodotti industriali viene impiegata per produrre sostanze solide, liquide o gassose, utilizzate a loro volta per la produzione di energia. La biomassa è quindi utilizzata per produrre calore ed energia elettrica o può essere convertita in biocarburanti per il settore dei trasporti. Gli ultimi anni, nonostante le sfide imposte dalla crisi globale, hanno visto una evoluzione inaspettata e senza precedenti delle energie da fonti rinnovabili in tutto il mondo. Infatti, mentre la maggior parte dei settori economici mondiali era in declino, la potenza installata di impianti rinnovabili è cresciuta ad un tasso perfino superiore agli anni precedenti. Tra tutte le fonti rinnovabili, il mercato delle biomasse si sta estendendo in particolare in Europa. I trend di crescita includono l uso delle biomasse solide per piccole applicazioni, come le stufe a pellet, le applicazioni multiabitative come il teleriscaldamento centralizzato e l utilizzo di biomassa dedicata o di scarto per la produzione di calore ed energia elettrica a livello industriale. I biocarburanti come il bioetanolo ed il biodiesel rappresentano un mercato importante in Brasile e negli Stati Uniti, ma anche l Europa ha visto negli ultimi anni un incremento del mercato applicando le tecnologie produttive alle coltivazioni locali. La Germania ha superato nel 2007 gli Stati Uniti nella produzione di energia elettrica da biogas ed è il maggiore produttore mondiale di elettricità da biomassa liquida. Lo sfruttamento della risorsa biomasse rappresenta, quindi, un capitolo importante nello sviluppo delle fonti rinnovabili nel mondo e in Europa. Da questa fonte sono attesi significativi contributi per la produzione di energia

14 INTRODUZIONE elettrica, di calore e di biocarburanti, che nei trasporti rappresentano la principale alternativa ai combustibili fossili. Ma diversamente da altri settori energetici in cui le sostanze, le tecnologie e le soluzioni impiantistiche sono relativamente semplici, il settore delle biomasse è decisamente più complesso. Fonti e prodotti sono molto diversi, come anche le tecnologie, le soluzioni impiantistiche e la scala delle applicazioni. Difficili sono le stesse definizioni scientifiche, tecniche e giuridiche di biomasse e prodotti. Il manuale vuole fornire un quadro complessivo sullo stato di fatto delle fonti per la produzione di energia da biomassa, fornendo le definizioni di base al fine di chiarire, innanzitutto, cosa si intende per biomassa. Il testo prosegue poi nella descrizione delle tecnologie e delle soluzioni impiantistiche per la produzione di energia da biomassa. Al fine di essere concretamente utile agli operatori di settore, sono stati sviluppati una serie di capitoli che indagano le modalità per la valorizzazione economica delle biomasse. Tali capitoli sono suddivisi nelle tre filiere principali, biomassa solida, liquida e biogas e presentano casi studio che permettono di verificare la fattibilità in diverse condizioni ambientali ed economiche, tenendo in considerazione numerosi incentivi e le forme di detrazione fiscale che permettono di rendere competitivo il progetto. Una volta che il lettore abbia chiaro quali siano le condizioni tecniche ed economiche che meglio si adattano alle proprie esigenze, potrà trovare indicazioni sulle procedure autorizzative, spesso molto complesse perché legate a molti fattori, quali la taglia dell impianto, la tipologia delle biomasse in ingresso e in uscita, la diversità della normativa di riferimento a seconda della regione in cui si opera. Infine non va dimenticato che se da un lato gli impianti a biomasse sono impianti a fonti rinnovabili, dall altro i progetti determinano la possibilità di impatti ambientali significativi. La conoscenza a priori di tali impatti permetterà all imprenditore e al progettista di prevenire difficoltà amministrative che, praticamente, sempre emergono nelle procedure autorizzative e, quindi, avere una maggiore garanzia di rispettare tempistiche e business plan.