http://www.dista.agrsci.unibo.it/grici/ I BIOCOMBUSTIBILI G. Venturi, L. Barbanti, G. Bezzi, S. Fazio, A. Monti. Dipartimento di Scienze e Tecnologie Agroambientali Università degli Studi di Bologna Facoltà di Agraria Bologna
PERCHE I BIOCARBURANTI? Necessità di mercati alternativi per il mondo agricolo; Contenimento delle emissioni di gas-serra in adempimento agli obiettivi di Kyoto i biocarburanti non contengono S e riducono fortemente le emissioni di CO, CO 2. Inoltre, sono altamente biodegradabili. Diversificazione delle fonti e degli approvvigionamenti energetici; Salvaguardia del territorio e della biodiversità.
INTERESSE CRESCENTE DELL UE VERSO LE BIOENERGIE Libro Bianco Nov. 1997; Libro Verde sulla sicurezza degli approvvigionamenti energetici Nov. 2000; Direttiva sui biocarburanti Maggio 2003; Direttiva sulla tassazione dell energia 2003; Rattifica di Kyoto (GHG = -5% entro 2010-2012) - Feb. 2005; Conferenza di Montreal (GHG = -30% entro 2030; - 80% entro il 2050!) Dic. 2005; Piano di azione sulle biomasse Dic. 2005; Strategie di sviluppo per i biocarburanti Febb. 2006; Libro Verde Mar. 2006.
INTERESSE CRESCENTE DEL MONDO SCIENTIFICO KEYWORDS Energy and Biomass Biomass and Crops Energy and Crops Biofuels Biodiesel Bioethanol NUMERO DI PUBBLICAZIONI 1976-2006 2001-2006 % 2001-2006 3076 1210 39% 1990 831 41% 1474 467 31% 583 318 54% 333 262 78% 85 53 62% Fonte: sciencedirect.com
EFFETTI DELLA PAC SU GHG 24 Attualmente i veicoli stradali sono responsabili per oltre il 90% delle emissioni di CO, il 60% di quelle di NO x e HC, il 12% di CO 2. Fonte: Commissione Europea
DESTINAZIONI DELLE COLTURE DA ENERGIA
PRODUZIONE DI BIOCARBURANTI IN EU25 20.5% Bioetanolo Biodiesel 79.5% Produzione (2005): Biodiesel: 3.2 Mt Bioetanolo: 0.8 Mt Fonte: Commissione Europea
UE: TREND BAU vs. OBIETTIVO Mtoe Fonte: UNFCCC 2005
BIOETANOLO vs. BENZINA Riduzione emissioni di CO 2 diverse materie prime); (25-80% in base alle Leggero aumento degli idrocarburi incombusti e delle aldeidi; Riduzione sensibile dei particolati (fino al 50%); Leggero aumento di NO x (10-15%) Materia prima Mais Barbabietola Frumento Ligno-cellulosiche Riduzione delle emissioni (CO 2 Eq)* 25-30% 40-50% 30% 70-80% * considerato l intero ciclo di produzione. Fonte: Magneti Marelli
EU IMPORT DI BIOETANOLO 0.8 Argentina 3% Peru 3% Bolivia 2% others 12% 0.6 South Africa 3% Egypt 4% Brazil 44% Mt 0.4 Ukraine 5% Saudi Arabia 7% Guatemala 7% Pakistan 10% 0.2 0 2000 2001 2002 2003 2004 2005 Mt di bioetanolo importate: suddivisione per provenienza e destinazione SW 8% FR 9% AT 5% IT 16% ES 1% DE 1% UK 24% Other 2% Fonte: Commissione Europea NL 33%
PRODUZIONE DI BIOETANOLO Non-agricolo 22% Cereali 27% Altri 2% Frutta 1% Patate 1% Vinacce 14% Melasso 33% Fonte: Commissione Europea
USO DI BIOETANOLO IN EU25 Carburanti 21% Altri 5% Alimentari 3% Bevande alcoliche 24% 280.000 t Usi Industriali 47% Fonte: Commissione Europea
COLTURE DA BIOETANOLO Specie Barbabietola da z. Sorgo zuccherino Etanolo (t ha -1 ) 3.1 6.0 0.7-3.1 Output / Input energetico 2.9-2.9 0.9-2.8 Orzo Frumento Mais 0.4-2.2 0.5-2.3 1.2-4.5 1.1-2.0 0.8-2.1 1.3-3.1 Altre colture di possibile interesse: Sorgo da granella, Cicoria e Topinambur Fonte: Venturi et al 2003
SUPERFICI NECESSARIE PER BIOETANOLO Per bioetanolo in miscela al 5% con benzina Consumo di Benzina (Mt) Bioetanolo 5% vol. (Mt) Cereali a Superficie (Mha) Barbabietola a Lignocellulosiche b EU25 116,4 6,9 1,5-16,3 1,1-2,2 0,9-6,2 Italia 15,8 0,9 a efficienza di conversione = 0,6 kg kg -1 di carboidrati b efficienza di conversione = 0,28 L Kg -1 di s.s. Proiezioni di superfici disponibili per colture da energia EU25 Italia 2010 13,0 1,1 Proiezioni: Commissione Europea 2020 16,2 1,8 2030 19,3 2,2 0,2-2,2 0,1-0,3 0,1-0,8 Consumi anno 2003 da IEA ESEMPIO: sostituzione del 5,75% della benzina consumata in UE con etanolo (obiettivo 2010) investimento medio: 5.6 Mha di frumento 2,8 Mha di mais.
BIODIESEL vs. GASOLIO Riduzione emissioni di CO 2 (~ 90%, ossia 2,4 kg di CO 2 in meno per kg di gasolio sostituito * = -22.5 Mt all anno con sostituzione al 5,75% come da obiettivo 2010 (~ 5% della quota totale di riduzione prevista) ); Riduzione idrocarburi incombusti (65-90%); Riduzione emissioni di monossido di C (40-50%); Riduzione particolati (30-50%); Assenza di SO 2 ; Leggero aumento di NO x (10-13%). * 1 kg di gasolio = 1,13 kg di biodiesel (minor densità energetica) Fonte: Progetto Activa 2006, libro verde
OLIO DI SEMI IN EUROPA 40 Mt (olio) 35 30 25 20 15 10 5 0 produzione import consumi uso energetico 2003 2004 2005 2006 Uso energetico circa 15% del consumo totale Fonte: Commissione Europea
PRODUZIONE DI BIODIESEL NELL UE Principali produttori di biodiesel in Europa (gli altri paesi si attestano tutti sotto le 0,2 Mt annue) 1.2 1.0 0.8 1.09 1.03 Effettiva Potenziale Mt 0.6 0.4 0.2 0 0.35 0.5 Germania Francia 0.32 0.42 Italia Anno 2005 Fonte: Commissione Europea
COLTURE DA BIODIESEL Specie COLZA GIRASOLE Biodiesel (t ha -1 ) 0.3-1.2 0.3-1.8 Output / Input Energetico 0.6 2.0 1.1 2.7 SOIA 0.5-0.9 Altre colture di possibile interesse: Brassica carinata 2.6 4.0 Fonte: Venturi et al 2003
SUPERFICI NECESSARIE PER BIODIESEL Per biodiesel in miscela al 5% con gasolio (solo per autotrazione) Consumo di gasolio (Mt) Sostituzione Biodiesel 5% (Mt) Superfici (Mha) Colza Girasole EU25 163 9,2 8-31 5-31 Italia 20,6 1,2 Proiezioni di superfici disponibili per colture da energia EU25 Italia 2010 13,0 1,1 Proiezioni: Commissione Europea 2020 16,2 1,8 2030 19,3 2,2 1-4 0.7-4 Consumi anno 2003 da IEA ESEMPIO: sostituzione del 5,75% del gasolio consumato in UE con biodiesel (obiettivo 2010) investimento medio: 12 Mha di colza 9 Mha di girasole
ASPETTI DA APPROFONDIRE Miglioramento genetico e tecniche agronomiche... ad esempio incrementando la capacità delle colture di convertire l energia solare disponibile; Quantificazione e valorizzazione delle esternalità (LCA, bilanci energetici, emissioni...); Creazione di canali di comunicazione e sinergie all interno delle filiere; Efficace diffusione delle conoscenze e consenso sociale.
CONCLUSIONI Rispetto ad altre filiere energetiche quelle dei biocarburanti (bioetanolo e biodiesel) sono praticamente mature; Il mondo agricolo ha urgente bisogno di nuove opzioni; le superfici agricole disponibili consentono di soddisfare pienamente gli obiettivi a breve termine dell UE;
CONCLUSIONI le colture da energia comportano vantaggi su ambiente, paesaggio e potenzialmente anche sull economia del mondo rurale; le colture energetiche sono ancora scarsamente competitive nei riguardi delle fonti energetiche convenzionali; cominciano invece ad essere competitive nei riguardi di quelle tradizionali. QUINDI
CONCLUSIONI Per valorizzare tutto quanto è stato fatto finora è necessario uno sforzo finale della ricerca per migliorare l efficienza della fase agricola e di quella di trasformazione. A questo punto La contemplazione è un lusso, l'azione una necessità... (H.L. Bergson)
Energia per l Europa - Milano, 5 Giugno 2006 Grazie per l attenzione gventuri@agrsci.unibo.it http://www.agraria.unibo.it http://www.dista.agrsci.unibo.it/grici/ Gruppo di Ricerca sulle Colture Industriali (GRiCI) Dipartimento di Scienze e Tecnologie Agroambientali (DiSTA) V.le Fanin 44, Bologna.