Il progetto MALENA Quali biomasse per la Sicilia? Mario A. Rosato
Cosè la biomassa? Vettore energetico Le piante verdi impacchettano l energia solare nei loro tessuti sotto forma di energia potenziale chimica. Questo processo si chiama fotosintesi. Clorofila Clorofilla + Luz + luce _ solar 6 CO2 + 12H 2O C6H12O6 + 6O2 + 6H 2 O Il glucosio è il mattone con il quale tutti gli organismi vivi costruiscono i loro tessuti.
Efficenza energetica nel ciclo produttivo Energia chimica fissata nella biomassa animale 100% 12% 3 4% 40% < 0,1% 8,4% 1 2% (3 4% in casi speciali) Energia chimica fissata nella biomassa vegetale
Quali biomasse per la Sicilia? Forestali (legna, corteccia, foglie ) Naturali Non forestali (fico d India, canna comune, giacinto d acqua, alghe, bambú) Biomasse Residuali Secche (gusci di mandorla, cocco, arachide e noce, nocciolino d oliva, sarmenti, pelo, piume, corna, zoccoli, ecc.). Umide (sansa d oliva, FORSU, resti di macellazione, vinacce, pesce, ecc.). Coltivazioni energetiche da fibra Forestali (pioppo, salice, pino, eucalipto, ecc.) Non forestali o erbacee (miscanthum, sorgo da fibra, bambù, ecc.).
Quali biomasse per la Sicilia? Umidità < 30% Da ardere N < 3% Biomasse Alto contenuto di ceneri o lignina Umidità > 30% Da fermentare N > 3%
Esempio di approccio sbagliato Colture energetiche e sostenibilità Piantagione di 10 ha di Mischantum in Friuli, ciclo decennale* Input: 6000 /anno (costo di piantaggione e raccolti meccanizzati per 10 anni). Critica: non considera il costo dei fertilizzanti. Output: 226 ton/anno. Prezzo? Dati reali di mercato 2010-2011: 25 /ton FOB (target cliente tedesco) Y Ricavo 5.650 100 /ton franco Cuneo (target cliente). Scontare 65 /ton di trasporto, Y Ricavo 10.170. Bilancio energetico forse positivo ma richiede gasolio per produrre e trasportare un combustibile che serve solo per caldaie speciali che solo producono acqua calda e inoltre sottrae terreno alla produzione di alimenti che devono essere portati da altrove. * Fonte: Studio di Bonari et al. 2004, ripubblicato da CETA, 2006, aggiornato da Rosato a valori 2011 supponendo un tasso di inflazione medio del 3% annuo*
Esempio di approccio sbagliato Produzione di bioetanolo in Spagna 1 ha. frumento non irriguo Y1.590 kg granella + 2.990 kg paglia Rendimento in etanolo (solo granella) = 46 % in vol. 1 ha. de trigo Y 731 l Energia consumata (tutta la filiera) = 4.500 Mcal Energía contenuta nell etanolo = 3.464 Mcal EROIE = 3464-4500 = -1036 = -23% (dati da uno studio del prof. Jesús Fernández, Universidad Politécnica de Madrid, 1985)
Come definire le priorità? L esempio della Svezia: Coltivazioni = Alimentazione umana e animale Residui e biomasse naturali = Energia Quale energia? Max. valore aggiunto Min. complessità tecnologica Approccio cradle to cradle EROIE positivo Realizzare LCA!
Possibile modello Svedese in Sicilia Ciclo integrato del fico d India Tecnologia vitivinícola (pigiatura + fermentazione + distillazione). Sottoprodotto ad alto valore aggiunto: betacarotene Sottoprodotto: acqua per fertirrigazione (dati da uno studio del prof. Jesús Fernández, Universidad Politécnica de Madrid, 1985) 1 ha = 150 ton cladodi + frutti (91% acqua) 7,2 ton amido + zuccheri 16 kg olio 6,3 ton cellulosa 3000 l etanolo 16 kg biodiesel 1800 2200 m 3 biometano
Possibile modello Svedese in Sicilia Codigestione di deiezioni animali, sanse, pastazzo d agrumi, buccette di pomodoro, residui dell elaborazione del pesce, residui di macellazione... BMP sansa = 175 521 Nm 3 /kg t.q. BMP letame buffala = 20 30 Nm 3 /kg t.q BMP pastazzo = 0,05 0,1 Nm 3 /kg t.q BMP residui pesce/macelli = 400 500 Nm 3 /kg t.q.
Perché è necessaria la ricerca MALENA? BMP del mais (da bibliografia) = 200 Nm 3 /kg t.q. BMP del mais (prove con campione della Stazione Consorziale Sperimentale di Granicoltura per la Sicilia) = 106,39 Nm 3 /kg t.q. BMP del sorgo (da bibliografia) = 120 Nm 3 /kg t.q. BMP del sorgo (prove con campione della Stazione Consorziale Sperimentale di Granicoltura per la Sicilia) = 81,14 Nm 3 /kg t.q.
Perché è necessaria la ricerca MALENA? PERCHÉ TALE DISCREPANZA NEI VALORI? LE TABELLE DA INTERNET ED I MODELLI MATEMATICI DI PREDIZIONE DEL BMP NON SONO AFFIDABILI. SERVONO PROVE SPERIMENTALI AFFIDABILI
Il problema delle prove tradizionali Dispersione dei risultati da diversi laboratori (Raposo et al., 2011)
Sistema utilizzato nel progetto MALENA AMPTS = Automatic Methane Potential Test System +/- 1% DI INCERTEZZA NEI VALORI MISURATI! Mario A. Rosato 07/12/2012 14 Researching for Mankind and Planet
Sistema utilizzato nel progetto MALENA Nel nostro caso è stata misurata anche la SMA (Specific Methane Activity) dell inoculo SMA [Nml CH4/d / g VS finale] 12 10 Nml CH4/g 8 6 4 2 0 0 5 10 15 20 25 giorni Mario A. Rosato 07/12/2012 15 Researching for Mankind and Planet
Curve di degradazione grezze Curve di degradazione 6000 5000 Nml di CH4 4000 3000 2000 1000 0 0 5 10 15 20 25 giorni blank 1 Volume [Nml] blank 2 Volume [Nml] SMA Volume [Nml] SORGO 1 Volume [Nml] SORGO 2 Volume [Nml] SORGO 3 Volume [Nml] MAIS 1 Volume [Nml] MAIS 2 Volume [Nml] MAIS 3 Volume [Nml]
Curve di degradazione normalizzate Degradazione anaerobica di sorgo e mais freschi 4000 3500 Nml di CH4 3000 2500 2000 1500 1000 500 0 0 5 10 15 20 25 giorni Media Bianchi [Nml] Media sorgo Media mais corretta a 6,6 g VS