La filiera legno-energia. Aspetti salienti dello stato dell arte e prospettive

La filiera legno-energia Aspetti salienti dello stato dell arte e prospettive

Autori del testo Andrea Bordoni Assessorato all Agricoltura - Regione Marche Emilio Romagnoli ASSAM Ester Foppa Pedretti Giuseppe Toscano Giorgio Rossini Eugenio Cozzolino SAIFET - Università Politecnica delle Marche Coordinamento Scientifico Prof. Giovanni Riva g.riva@univpm.it Per informazioni Emilio Romagnoli ASSAM - Agenzia Servizi Settore Agroalimentare delle Marche Trasferimento dell Innovazione, Comunicazione e Progetti Comunitari via Alpi, 2-60100 ANCONA - Tel. 071 808216 e- mail: romagnoli_emilio@assam.marche.it ISBN 978-88-8249-082-9 GIANCARLO RIPESI EDITORE Stampato su carta riciclata

1 La filiera l e g n o- e n e r g i a...8 2 Le b i o m a s s e utilizzabili...12 2.1 Le risorse naturali... 13 SCHEDA 1 - Siepi e bordature... 20 2.2 Le coltivazioni dedicate da biomassa... 23 2.3 Le fonti legnose residuali... 29 2.4 Residui delle lavorazioni agroindustriali... 34 3 La p r e pa r a z i o n e d e i c o m b u s t i b i l i l e g n o s i... 36 SCHEDA 2 - Produttività dei Cantieri e Costi di Lavorazione... 39 SCHEDA 3 - Contenuto idrico e umidità del legno... 43 3.1 I combustibili legnosi più diffusi... 45 3.1.1 Legna in pezzi... 46 3.1.2 Cippato... 50 SCHEDA 4 - Siti di Stoccaggio del cippato... 58 3.1.3 Pellet... 60 3.1.4 Briquettes... 63 SCHEDA 5 - Certificazione e qualità dei combustibili... 66 SCHEDA 6 - Potere calorifico del legno e umidità... 70 3.2 Costo dei combustibili legnosi e accenni al mercato... 71 3.2.1 Legna... 71 3.2.2 Cippato... 71 3.2.3 Pellet... 72 3.2.4 Bricchette... 74 5.1.3 IL MOTORE A VAPORE...101 SCHEDA 11 - Teleriscaldamento...105 6 Le p r o s p e t t i v e d i s v i l u p p o a l i v e l l o l o c a l e d e l l e filiere l e g n o-e n e r g i a... 109 6.1 Organizzazione delle filiere...109 6.2 Alcuni casi di riferimento...111 6.3 Aspetti tecnico economici...112 SCHEDA 12 - Analisi di alcune esperienze di minireti di Teleriscaldamento...115 SCHEDA 13 - Il modello di contracting...123 ALLEGATI...124 Allegato 1 - Unità di misura ed equivalenze...124 Allegato 2 - Piano di Sviluppo Rurale (nelle Marche per lo sviluppo della filiera legno energia)...125 Allegato 3 - Autorizzazioni - Scheda informativa Energia da biomassa Regione Marche...128 Allegato 4 - Zone climatiche...129 Bibliografia e siti web di riferimento...131 4 I p r o c e s s i d i c o n v e r s i o n e d e l l e g n o in e n e r g i a...75 4.1 Combustione... 75 SCHEDA 7 - Combustione del carbonio... 78 4.1.1 Combustione ad uso domestico/familiare... 79 SCHEDA 8 - L accumulo inerziale (puffering)... 81 4.1.2 Combustione di piccola e media potenza... 83 SCHEDA 9 - Le ceneri... 86 4.2 Gassificazione e pirolisi... 88 SCHEDA 10 - Le emissioni... 91 5 Ap p l i c a z i o n i e d u s i e n e r g e t i c i d e l l a b i o m a s s e l e g n o s e, u t i l i z z i d i f f u s i e p r o s p e t t i v e...95 5.1 Sistemi di cogenerazione (CHP)... 95 5.1.1 Il Turbogeneratore Orc... 99 5.1.2 Il Motore Stirling...100

Premessa Questo volume fa parte di una collana divulgativa dedicata al tema dell energia ottenuta da fonti rinnovabili di origine agricola e forestale realizzata dall Assessorato Agricoltura della Regione Marche in collaborazione con l ASSAM ed il Dipartimento SAIFET dell Università Politecnica dalle Marche. La filiera legna-energia assomma le caratteristiche di essere una delle filiere più poliedriche, versatili, capillari, tradizionali, che se da un lato ne rendono semplice la presentazione, dall altro la ricerca di sue declinazioni significative manifesta tutto il suo grado di complessità nel ricercare assetti duraturi e sostenibili ambientalmente ed economicamente. Nelle strategie per lo sviluppo delle fonti rinnovabili ai fini energetici, ai diversi livelli europei e nazionali si è fatto molto affidamento sull utilizzo delle fonti lignocellulosiche per la produzione di energia e in particolare di energia termica, grazie alle caratteristiche anzidette e alla disponibilità, sicuramente teorica, che anche il nostro paese presenta. Difatti già oggi vi sono alcuni segmenti con un intenso sviluppo, quale l utilizzo della filiera del pellet ad uso domestico che ha fatto diventare il mercato italiano del pellet terzo in Europa con 1,2 Mt nel 2009. Altri segmenti, come le reti di teleriscaldamento (anche di piccole dimensioni), fanno fatica a svilupparsi, portando difatti ad un utilizzo di combustibile legnoso a poco più di 100 kg/procapite, che è uno/due ordine di grandezza in meno rispetto agli altri paesi (siamo quint ultimi nell UE25). Allo stesso tempo oltre l 80% dei consumi di combustibili legnosi è rappresentato da legna da ardere in consumi domestici, che, ancora una volta, da una chiara dimensione delle possibilità di razionalizzazione e sviluppo della filiera legnoenergia. La breve delineazione dello stato dell arte e di alcune prospettive riportate nei capitoli, confidiamo possano essere da stimolo per una maggiore produzione di energia da biocombustibili lignocellulosici, in particolare termica. 6 7

1 - La filiera legno- energia Il legno rappresenta una importante forma di accumulo dell energia solare, grazie alla reazione della fotosintesi clorofilliana, il meccanismo con cui le piante producono carboidrati sfruttando la luce del sole. La combustione del legno libera l energia immagazzinata dalla fotosintesi producendo energia: a) Rinnovabile - Il legno è da considerarsi rinnovabile quando i suoi ritmi di sfruttamento siano paragonabili a quelli della sua rigenerazione, a differenza dei combustibili fossili (carbone, petrolio e gas) per i quali il loro utilizzo significa sfruttare in tempi brevissimi fonti energetiche che si rinnovano in milioni di anni. b) CO - neutrale - quando i ritmi di 2 prelievo sono paragonabili alla rigenerazione, l utilizzo del legno non contribuisce all incremento in atmosfera di CO 2 - il bilancio della CO 2 liberata con la combustione si può considerare pari a quella sottratta all atmosfera durante la fase di crescita della pianta; diversamente, l utilizzo di combustibili fossili produce una immissione netta di CO 2 in atmosfera. A parità di energia prodotta, il bilancio della CO 2 immessa in atmosfera utilizzando il gasolio è circa 15 volte maggiore (8,5 volte maggiore per il metano) rispetto a quella emessa dalla combustione del legno. c) Non impattante - la produzione della fonte energetica legno è l unico processo, che mentre si sviluppa in modo appropiato, genera un miglioramento dell ambiente e degli aspetti paesaggistici con ricadute positive sulla gestione del territorio. d) Pulita - Allo stato attuale la combustione del legno con le moderne tecnologie produce emissioni nettamente inferiori a quelle delle tecnologie più tradizionali (anche se vi sono ulteriori e necessari margini di miglioramento). Sicura e) - attuando una corretta pratica di prelievo l uso del legno non produce danni ambientali diretti, anzi si possono realizzare dei benefici, quali ad es. la manutenzione del bosco; inoltre lo sviluppo del legno-energia riduce i rischi ambientali legati allo sfruttamento dei combustibili convenzionali (sversamento di idrocarburi liquidi nelle acque e nel suolo, maree nere, esplosioni di gas). f) Decentrata e distribuita - l uso del legno nelle filiere legno-energia consente un maggior controllo sociale; possono avere una ampia diffusione territoriale; si possono sviluppare in prossimità rispetto ai consumatori; possibilità di utilizzo di fonti legnose sono riscontrabili pressochè ovunque. g) Economica - il legno è tra le fonti di energia più convenienti; il costo dell energia primaria ricavabile dal legno è attualmente inferiore a quello di tutte le altri fonti energetiche. Nel 2007 circa il 34,0% dei consumi mondiali d energia primaria è rappresentato dal petrolio, il 26,5% è rappresentato dal carbone e il 20.9% dal gas naturale, per un totale da fonti fossili pari all 81,4%. Il restante 18,6 è costituito da energia elettrica prodotta da fcombustibili e rifiuti rinnovabili (9,6% circa,), da idroelettrico (2,2% circa), da rifiuti non rinnovabili (0,2%), da altre rinnovabili (0,7%), da nucleare (5,9%). Il peso delle singole fonti è molto diverso tra le aree geografiche. Per quanto riguarda le biomasse si va dall incidenza minima del Giappone (intorno all 1%) a quella massima dell India (superiore al 35%). L incidenza delle biomasse nell Unione Europea a 27, nel 2007 è stata pari a 67,1 Mtep rispondente a al 4,5% ed è meno della metà di quella a livello mondiale dove ovviamente si fa sentire il peso dei Paesi in Via di Sviluppo (escluso Medio Oriente) dove è relativamente elevato il consumo delle fonti tradizionali ad uso energetico. Anche in Europa vi è una forte differenza nell incidenza della biomasse sui consumi. I Paesi del Centro-Nord Europa sono all avanguardia nello sfruttamento delle biomasse come fonte energetica: in particolare i Paesi scandinavi, ma anche Francia, Belgio e Austria, con livelli d incidenza delle biomasse superiori al 10%, realizzati installando grossi impianti di cogenerazione e teleriscaldamento alimentati a biomasse. La Svezia e l Austria, che contano su una lunga tradizione d utilizzo della legna da ardere, hanno continuato ad incrementare tale impiego sia per riscaldamento sia per teleriscaldamento, fornendo un grande stimolo alle piantagioni di bosco ceduo. Nonostante l elevato potenziale di cui dispone, nel quadro europeo dell utilizzo energetico delle biomasse, l Italia si pone in una condizione di scarso sviluppo insieme con Portogallo, Grecia e Spagna. La figura 1.1, che mette in relazione l energia primaria prodotta da combustibili legnosi, espressa in kwh/abitante con la ricchezza prodotta PIL/abitante, evidenzia che, nel caso europeo, la scelta della biomassa come fonte energetica non è strettamente correlata alla povertà (come accade nelle altre parti del mondo) ma a scelte culturali e strategiche, oltre che essere ovviamente legata alla disponibilità territoriale. La filiera legno- energia 8 9

In particolare Italia e Gran Bretagna presentano livelli di produzione di energia procapite da combustibili legnosi molto inferiori sia rispetto a paesi con lo stesso livello di ricchezza, sia rispetto a paesi più ricchi. La filiera legno- energia Fig. 1.2 - Produzione pro-capite di energia primaria da biomasse solide nei paesi UE25. Fonte: EurObserv ER, 2009 Fig. 1.1 - Rapporto tra energia primaria prodotta da combustibili legnosi e ricchezza procapite. In un recente studio di EuroObservER ponendo la la produzione di energia da biomasse solide, espressa in tep 1, in rapporto agli abitanti si può osservare nella figura 1.2 che l Italia è quint ultima nell UE27 con solo 0,032 tep prodotte da biomasse solide per abitante. La produzione di energia prodotta da biomasse solide (tep/abitante) rapportata ad un combustibile legnoso, ad es. legna M30 (umidità = 30%, vedi Scheda 3.2), in Italia corrisponde a circa. 109 kg di legna M30 per abitante e per anno, rispetto ai 479 kg della Francia ed ai 4.611 kg della Finlandia. 1 Tonnellata equivalente di petrolio (vedi anche Allegato 1) 10 11

2 - Le biomasse utilizzabili La biomassa combustibile a base legnosa può essere ottenuta da un ampia varietà di fonti - sia primarie che secondarie. Primarie - sono quelle collegate direttamente all attività biologica, cioè alla fissazione di energia solare in un prodotto strutturalmente complesso quale il legno. Secondarie - sono invece quelle residuali, condizionate essenzialmente dall attività umana. Le fonti secondarie producono spesso grosse quantità di biomassa legnosa che può essere disponibile a condizioni particolarmente favorevoli. Il loro contributo è particolarmente elevato dove si concentrano l industria, le prime lavorazioni e le produzioni agroindustriali. Le fonti legnose possono essere riassunte nella seguente tabella 2.1, che mette in relazione le fonti con le categorie di combustibili da esse derivate, o anche secondo lo schema proposto nella figura 2.1. BIOMASSE E POTENZIALE USO ENERGETICO NELLA FILIERA LEGNO ENERGIA Le biomasse utilizzabili Tab. 2.1 - Inquadramento delle fonti legnose Primarie Secondarie Fonti Tipologia Combustibile legnose naturali legnose coltivate legnose residuali Utilizzazioni boschive commerciali Taglio del bosco ceduo Sfolli e diradamenti Ripulitura di fossi e scarpate naturali Arboricoltura da legno Arboricoltura lineare e assiepamenti Short Forestry Rotation (SFR) Imballaggi legnosi Potatura del verde urbano Residui della lavorazione del legno Potature e espianti di frutteti Residui di lavorazioni agroindustriali Allestimenti commerciali, cippato, densificati Allestimenti commerciali, cippato, densificati Cippato, densificati Cippato, densificati Allestimenti commerciali, cippato, densificati Allestimenti commerciali, cippato, densificati Cippato, densificati Cippato, densificati Cippato, densificati Cippato, densificati Cippato, densificati Utilizzi tal quale, cippato, densificati Fig. 2.1 - Diverso dettaglio di aggregazione con alcuni esempi specifici di biomasse ligno-cellulosiche nell ambito di ciascuna fonte precedentemente indicata. 2.1 - Le risorse naturali Le foreste di tipo tradizionale costituiscono il maggior serbatoio di biomassa, almeno in termini quantitativi. Il loro potenziale è enorme (vedi tab. 2.2), ma l utilizzo di questo potenziale è ostacolato molto spesso dalle condizioni di marginalità che caratterizzano molti boschi. Normalmente, nei nostri territori, tutte le aree più accessibili sono già state investite dalle colture agrarie o da un urbanizzazione crescente. Le foreste che sono restate tali devono la loro sopravvivenza ad un accessibilità limitata 2, che rende difficoltoso anche un eventuale sfruttamento energetico, pur se effettuato razionalmente ed in maniera ecosostenibile. Spesso, le colture legnose non forestali e le colture arboree fuori foresta possono fornire biomassa combustibile a costi minori, perchè offrono condizioni favorevoli all impiego di tecnologie più efficienti. La distanza di esbosco è generalmente limitata, e spesso si può accedere in campo direttamente con i mezzi di trasporto - riducendo la movimentazione del legname ad un concentramento sommario. Per questo motivo, la rosa delle possibili fonti di approvvigionamento dovrebbe sempre includere tutte le colture legnose presenti all interno di un ipotetico bacino di raccolta. 2 Più di recente anche a misure di protezione e di tutele dei patrimoni naturali 12 13

Anche gli interventi fuori foresta offrono vantaggi non monetari - al pari della selvicoltura. Infatti, se la manutenzione dei boschi offre importanti benefici in termini di prevenzione degli incendi forestali, difesa dall erosione e immobilizzazione dell anidride carbonica, il recupero di biomassa residuale da colture non forestali risolve gravi problemi di smaltimento, con effetti altrettanto seri sulla godibilità dei luoghi e sulla produzione di CO 2. Nelle nostre condizioni appenniniche, ogni anno un ettaro di bosco produce un quantitativo di legno nuovo pari a 3,5-8,5 t/anno (circa 8-20 MWh/ (ha*anno)), sufficienti a riscaldare 5 classi di una scuola elementare di un piccolo centro. Un aspetto importante quindi è il tipo di intervento che ha analoga importanza al tipo di coltura (applicato a un bosco o a una coltura non forestale) perchè determina la quantità di biomassa prelevata, le sue caratteristiche ed il costo del prelievo. Tab. 2.2 - Captazione energetica annuale media di alcuni boschi (da Zilli, 2002) Rendimento della fotosintesi Energia solare ricevuta Energia immagazzinata in 1 anno PCS Sostanza secca Massa Volumica Accresimento medio Specie m 3 /ha kg/ m 3 kg/ha MJ/kg GJ/ha kg gasolio Col/ha/anno % 0,12 8 380 3.040 19,68 59,82 1400 Abete bianco 8 390 3.120 19,68 61,40 1437 0,13 Abete rosso 12 360 4.320 19,68 85,01 1990 0,18 Pino strobo 16 450 7.200 19,68 141,63 3317 0,30 Douglasia 20 13 290 500 5.800 6.500 17,17 18,21 99,56 118,33 2331 2771 47,31 x 310 = oltre 1.100 t/gasolio 0,21 0,25 Pioppo Castagno 6 630 3.780 18,21 68,84 1612 0,15 Faggio 6 740 4.440 18,21 80,86 1893 0,17 Cerro 14 650 9.100 18,21 165,73 3880 0,35 Eucalipto 30.000 17,17 514,98 12058 1,09 Canna (Arundo donax) PCS: equivale all energia solare catturata e conservata in 1 kg di legno, senza considerare la parte ipogea. PCI: Equivale all energia che può essere concretamente ricavata da 1 kg di legno, senza considerare la parte ipogea. Le biomasse utilizzabili 14 15

Nella tabella 2.3 si inquadrano le colture e gli interventi che si prestano meglio a fornire biomassa combustibile, nonchè i quantitativi, derivanti da: popolamenti forestali, arboricoltura da legno, ripulitura fossi, alvei e scarpate fluviali. Tab. 2.3 - Fonti legnose naturali, prodotti combustibili ottenibili e quantitativi potenziali ai fini energetici Fonti legnose Tipologia di prodotti ottenibili Quantitativi (1) t/ha di t.q. Il compito è stato svolto mediante, l acquisizione e la sistematizzazione di informazioni diffuse sul territorio e la costituzione di mappe di attitudine per la produzione di biomassa, dedicata e/o residuale, ad utilizzo energetico e attraverso la definizione di un modello con cui trattare informazioni tecnico-economiche utili ad individuare filiere agro energetiche operanti su base territoriale (bacini e/o distretti agroeenergetici). Le biomasse utilizzabili - utilizzazioni boschive commerciali - taglio del bosco ceduo Allestimenti commerciali, cippato da ramaglie e cimali, densificati Allestimenti commerciali, cippato da ramaglie e cimali, densificati 15-50 70-120 - sfolli e primi diradamenti cippato da ramaglie e cimali, densificati 30-70 - ripulitura fossi scarpate e aree fluviali cippato da ramaglie e cimali, densificati 60-120 1) Quantitativi riferiti, rispettivamente, a cicli temporali tipici di prelievo La figura 2.2, seguente è tratta da un recente progetto dell ASSAM 3 che aveva il compito di sviluppare una valutazione quali-quantitativa della biomassa agricola e/o forestale utilizzabile per la produzione di energia e di definire, in prima approssimazione, i criteri per la definizione di distretti territoriali vocati alla produzione di biomassa per la produzione di energia (altresì distretti territoriali) con caratteristiche tecnico-economico favorevoli allo sviluppo di filiere agroenergetiche o silvoenergetiche. Fig. 2.2 - Carta dell attitudine dei boschi marchigiani alla produzione della biomassa per la filiera legno- energia. Fonte: Elaborazione Centro Operativo Servizio Suoli - A.S.S.A.M La figura 2.2 è uno dei risultati finali, quali sintesi dello studio sviluppato e mette in evidenza, tra le altre cose, una alta attitudine alla produzione e quindi al prelievo dei boschi marchigiani nella provincia di Pesaro-Urbino. 3 ASSAM, 2009 - Progetto Valutazione del potenziale energetico della biomassa di origine agroforestale e criteri per la definizione di bacini agroenergetici nella Regione Marche. Probio (2006) 16 17

Le biomasse utilizzabili Il ritorno del bosco su buona parte dell Appennino marchigiano è auspicabile considerando che la Regione Marche ha il primato della più alta percentuale di seminativi sull intera superficie territoriale regionale, pari al 47% contro il 36% dell Italia centrale ed il 30% del territorio nazionale; si deve poi considerare che la superficie regionale è costituita per 2/3 da territori montani ed alto collinari e che quindi buona parte dei seminativi sono localizzati in ambienti marginali sia da un punto di vista colturale che economico. Il bosco dovrebbe essere reinsediato per ragioni ecologiche ed ambientali soprattutto nelle aree collinari della fascia costiera dove attualmente dominano i seminativi e sono presenti ridotti lembi boscati lineari. Fonte: Regione Marche Inventario e carta regionale della regione Marche - Relazione generale, 2000 Dal punto di vista della produzione di biomasse forestali ad uso energetico, le aree collinari possono inoltre essere di grande interesse per contribuire alle problematiche indotte dal global warming (Protocollo di Kyoto), con riferimento ai crediti di carbonio generabili dagli impianti forestali e dall uso delle biomasse derivate dalla Short (Medium) Rotation Forestry, impianti a turno medio-breve per la produzione del quantitativo calorico necessario al proprietario per il mantenimento di caldaie a biomassa forestale o mista, o per la vendita aziendale di parte della biomassa legnosa e della biomassa agricola in eccesso rispetto al fabbisogno per autoconsumo. La produzione di legno fuori foresta è un imprescindibile fattore di sviluppo per l agricoltura marchigiana, soprattutto a seguito della riforma della PAC (si pensi agli effetti della medesima sulla cerealicoltura) ed alla crisi di alcune produzioni per effetto delle scelte comunitarie in merito alle OCM (si pensi agli effetti di recenti decisioni in merito sulla bieticoltura). Vaste superfici che sino a poco tempo fa avevano la loro coltura di elezione possono essere interessate da investimenti produttivo-legnosi; la scarsa sperimentazione sul territorio regionale di impianti e tecniche colturali ad hoc rende per ora la forestazione produttiva un obiettivo da perseguire, non potendosi però valutare appieno la risposta e l interesse dell utenza, ma soprattutto le soddisfazioni colturali e reddituali degli investitori. Le opere di afforestazione, riforestazione ed agroforestazione sono una delle azioni chiave del Piano (azione 8) che concorre all incremento del sink annuale e totale di carbonio (par. 3.3 degli Accordi sottoscritti nella COP 7 di Marrakesh). La ricerca, la miglior progettualità e la formazione degli imprenditori risulteranno anche questi elementi chiave per un maggior successo degli impianti che si realizzeranno in futuro rispetto a quelli realizzati con i regolamenti comunitari passati, e rappresentano specifiche azioni del Piano (azioni 5 e 6). Fonte: Regione Marche - Piano forestale regionale, 2009, pag. 59 18 19

Scheda 1 - Siepi e bordure Un azienda agroenegergetica potrebbe essere vista come un azienda agricola multifunzionale, nella quale le siepi e le bordure potrebbero assumere un aspetto non trascurabile. L importanza di queste strutture naturalistiche è molto importante al punto che negli ultimi anni, se non sono preesistenti, ci si preoccupa di realizzarle, il più delle volte con finalità prevalenti di tipo paesaggistico. Difatti l importanza di tali strutture naturali è molto più ampia ed è schematizzabile nelle seguenti funzioni: Biodiversità; Beneficio paesaggistico; Frangivento; Controllo dell erosione; Fitodepurazione; Captazione della CO ; 2 Contenimento della deriva dei fitofarmaci; Integrazione del reddito (contributi); Integrazione del reddito (miele, funghi, tartufi, frutti selvatici, selvaggina, ecc.); Produzione di biomassa legnosa. Una agricoltura che stà vivendo un progressivo abbandono della cura del territorio in riferimento ad un minor impegno complessivo nella regimazione delle acque e delle sistemazioni agrarie, strettamente collegato alla riduzione del reddito da agricoltura; Questi appezzamenti sono sempre più inseriti in una campagna urbanizzata che richiama sempre più un bisogno di ambiente per bilanciare l urbanizzazione; La qualità della biomassa prodotta e ceduata è molto spesso superiore a quella di tutti gli altri tipi di biomassa da coltivazione dedicata. Le specie arboree più diffuse sono la robinia, il frassino, il platano, l ontano, tra le quail si possono intervallare specie arbustive quail il nocciolo, il biancospino, il prugnolo. Gli interventi di assiepamento possono essere fatti sia consolidando strutture preesistenti oppure, più convenientemente, rinaturalizzando razionalmente fossi, scarpate, bordi di campi coltivati. I costi di realizzazione di siepi da energia sono chiaramente molto variabili dipendendo da molti fattori quali la tipologia di piante, la qualità del materiale vivaistico, l investimento di piante per metro lineare le cure nel primo anno di impianto, ecc I costi di realizzazione, quindi, indicativamente si possono stimare in 2,5-4 /metro lineare 4. Produttività media di turni di ceduazioni di 6-7 anni di assiepamenti razionali: Le biomasse utilizzabili Focalizzando rispetto alla funzione di produzione di biomassa legnosa, si può rilevare che una strategia di sostegno per la creazione di siepi e bordure nelle aziende agricole, potrebbe integrarsi in tutte le filiere agroenergetiche. Apparentemente si tratta di un ritorno al passato (dopo la lunga fase dell agricoltura intensiva tesa alla massimizzazione della PLV, che ha portato ad un abbattimento delle tare per lasciare spazio a cantieri agricoli complessi ed altamente efficienti) in realtà da qualche anno, si vedono diversi strumenti comunitari e la PAC spingere nella direzione della rinaturalizzazione del paesaggio agrario ed in una maggiore azione di tutela del territorio. Il potenziale contributo di siepi e bordure in termini quantitativi può essere interessante, se si considerano i seguenti aspetti gestionali e produttivi di un sistema arboreo lineare da biomassa sul nostro territorio: Siepe di robinia, 4-6 t t.q./ 100 m lineari (M50) Siepe di platano, 7-10 t t.q./ 100 m lineari (M50) I costi di prelievo sono generalmente bassi e sono riferiti normalmente a cantieri rinvenibili nell azienda (motosega, trattore con rimorchio). L eventuale uso di cantieri più complessi ha anch esso dei costi di esercizio relativamente bassi per la facile raggiungibilità delle piante e di conseguenza per la buona resa oraria che si riesce ad ottenere. Indicativamente, in assenza di finanziamento per i costi di impianto 5 si può ritenere che il primo turno di taglio serva a pareggiare i costi di impianto sostenuti mentre i turni successivi potranno garantire un reddito netto di circa 300-400 /100 m lineari per turno, riferiti al valore commerciale della legna. Le caratteristiche del territorio sono mediamente molto favorevoli. Un quadro di frammentazione e polverizzazione delle aziende molto diffuse; appezzamenti quindi medio-piccoli, quindi una maglia poderale piccola con un elevato sviluppo perimetrale. 4 Usando piantine di piccole dimensioni di 1, max 2 anni di vivaio. 5 Attualmente diverse Regioni hanno inserito nei PSR 2007-2013 misure agro ambientale per la realizzazione di assiepamenti e arboricoltura di pianura. 20 21

La legna prodotta da circa. 170-200 metri lineari di siepe può soddisfare il fabbisogno termico annuale di una abitazione rurale (caldaia di 30 kw). Considerati i turni di ceduazione (5-7 anni) sono necessari circa 1000 metri complessivi di siepe per l autosufficienza. Mentre ben più alto sarebbe il vantaggio economico riferito al combustibile fossile eventualmente sostituito: ~ 10 t legna M30 ricavabile da 200 m di siepe => 34 MWh 6 => 1250 (prezzo di mercato legna 125 /t 7 ) 34 MWh da metano => 3400 m 3 => 2380 (costo metano 0,7 /Nm 3 ) 34 MWh da gasolio => 3,18 t di gasolio => 2862 (costo gasolio 900 /t) 2.2 - Le coltivazioni dedicate da biomassa Le specie destinabili a coltivazioni dedicate per alimentare filiere energetiche sono molteplici e distinguibili per cicli di vita, per tipologia di struttura vegetale, per tipologia di biomasse combustibili ottenibili. Nella tabella 2.5 sono riassunte alcune specie utilizzate in sistemi SRF (short rotation forestry) che maggiormente hanno suscitato l interesse in ipotesi bioenergetiche. Il prodotto combustibile ottenibile dalle coltivazioni SRF è normalmente un cippato che viene realizzato direttamente in campo. Le biomasse utilizzabili Tab.2.4 - Fonti legnose da arboricoltura da legno, tipo di prodotti combustibili ottenibili e quantitativi potenziali ai fini energetici Tab. 2.5 - Fonti lignocellulosiche da coltivazioni dedicate (SRF), e potenziali produttivi annuali Fonti legnose Tipologia di prodotti ottenibili Quantitativi (1) t/ha di t.q. Coltura Ciclo Produzione s.s. (t/ha) Produzione stimata (t/ha) Umidità biomassa (%) PCI (GJ/ ts.s.) - pioppeti cippatura ex tondello da cartiera 35-50 - pioppeti cippato da ramaglie e cimali 40-50 - pioppeti cippato da ceppaie 15-20 Pioppo taglio biennale * Pioppo taglio annuale range media s.s. biomassa stimata medio P 15 25 20 15 27 45 20,1 P 9 13 11 11 22 50 20,1 - noceti cippato da ramaglie e cimali 25-40 - ciliegeti cippato da ramaglie e cimali 25-40 - Specie diverse (platano, acero, olmo, pioppo, frassino, salice, robinia) 1) Quantitativi riferiti, ripsettivamente, a cicli temporali tipici di prelievo legna e cippato 4-8 6 34 MWh sono il fabbisogno di energia termica di una abitazione di 200-300 m 2, con consumi energetici medio-alti. 7 Il vantaggio difatti è ancora maggiore perchè il costo del prelievo della legna dalla siepe è significativamente più basso del suo prezzo di mercato. Eucalipto P 15 20 17,5 12 24 50 18,6 Robinia P 10 15 12,5 11 22 50 17,8 Salice P 10 15 12,5 11 22 50 18,7 * rapportato all anno. Valori più probabili raggiungibili nei nostri ambienti. Ancora più numerose sono le colture erbacee che sono state interessate in una logica di produzione di biomassa ad uso energetiche da colture dedicate. Nella tabella 2.6, sono riassunte quelle di cui vi sono le esperienze più significative sui nostril territori. Peraltro solo per alcune di esse vi sono state concrete esperienze di filiere operative e funzionanti. Molte sono in progetto e probabilente nei prossimi anni l interesse si focalizzerà sono su alcune di esse e vi saranno anche processi di ottimizzazione della tecnica, percorsi di miglioramento genetico, ottimizzazione della meccanizzazione e della logistica. In merito ai due ultimi aspetti, sicuramente vi sono dei grossi passi da sviluppare; attualmente la biomassa 22 23

necessita spesso di un condizionamento in campo per abbattere il tenore dell umidità, quindi la biomassa viene imballata o trinciata per arrivare ad un combustibile che ancora presenta problematiche non marginali nella fase di stoccaggio (fermentazioni, riscaldamento) e nella logistica (basso peso specifico apparente). Tab. 2.6 - Fonti lignocellulosiche da coltivazioni erbacee dedicate, e potenziali produttivi annuali Le biomasse utilizzabili Coltura Ciclo Produzione s.s. (t/ha) Produzione t.q. (t/ha) Umidità alla raccolta (%) Umidità biomassa (%) Produzione stimata (t/ha) P.c.i. teorici (GJ/t s.s.) range media range media range *Stimata s.s. biomassa media Canapa A 8 15 12 27 60 43 70 75 30 12 20 15,9 Kenaf A 10 20 15 15 80 48 35 75 35 15 48 15,9 Sorgo da fibra Canna comune A 22 28 25 73 112 93 70 75 40 24 93 16,9 P 20 35 28 36 88 62 45 60 40 25 62 17,5 Cardo P 10 15 12 13 21 17 20 30 20 12 17 15,6 Miscanto P 15 30 23 18 43 31 15 30 25 23 31 17,0 Panico P 10 25 18 15 42 29 35 40 35 15 23 15,9 Fig. 2.3 - Produzioni energetiche ettariali di alcune colture da biomasse in rapporto ai rispettivi valori di umidità al momento della trasformazione in biocombustibili Nella figura 2.4 il potenziale energetico è messo in relazione con i costi di produzione che sono stati necessari per ottenerlo. In una fascia di potenziale energetico intorno a 7 tep/ha il Panico si distacca dalle altre colture (Pioppo, Kenaf, Miscanto, Canapa) per avere dei costi diretti di produzione relativamente contenuti. Canna e Sorgo da fibra presentano costi di produzione tra i più elevati che però sono compensate da un livello di produzione di biomassa e quindi di energia potenziale tra i più elevati. A = annuale; P = poliennale (durata stimata di 10 anni) (*) dopo eventuale condizionamento in campo Le tre figure che seguono si propongono di mettere in relazione la produttività delle colture da biomassa prese in considerazione con due aspetti fondamentali, uno tecnico logistico relativo alla umidità e l altro economico relativo ai costi di produzione ettariali. Nella figura 2.3 si osserva innanzitutto che tutte le colture energetiche alla fase di raccolta, sia direttamente o per effetto di un processo di condizionamento (che quindi incide sui costi), presentano un tenore di umidità inferiore al 50%; si può notare che il Miscanto presenta un interessante equilibrio tra potenziale energetico e umidità. Sorgo e Canna sono interessanti per l alto potenziale produttivo e un tenore di umidità più gestibile, rispetto al pioppo. Fig. 2.4 - Produzioni energetiche ettariali di alcune colture da biomasse in rapporto ai rispettivi costi di produzione 24 25