GRUPPO RICICLA

DiSAA - Università degli Studi di Milano

Lab. Suolo e Ambiente, via Celoria 2, 20133 Milano

Lab. Biomasse e Agroenergia, Parco Tecnologico Padano, Via Einstein, Loc. C.na Codazza, 26900 Lodi.

Tel.02 503 16546 Fax. 02 503 16521 http://users.unimi.it/ricicla - e-mail: gruppo.ricicla@unimi.it

Aspetti ambientali del biogas in Lombardia: studio LCA

Giuliana D’Imporzano, Laura Terruzzi, Fabrizio Adani

http://users.unimi.it/ricicla

LCA è una analisi per valutare gli impatti ambientali di un prodotto, processo o attività, attraverso la quantificazione dei consumi di materia ed energia e delle emissioni nell’ambiente

L’analisi riguarda l’intero ciclo di vita del prodotto

("dalla culla alla tomba"):

www.to-be.it

DEFINIZIONE

www.to-be.it

VANTAGGI

Descrivere una realtà in termini quantitativi nella sua interezza Descrivere secondo una struttura standardizzata Confrontare la realtà oggetto di studio con altri scenari Attribuire correttamente gli impatti Intervenire sui punti critici in maniera mirata

www.to-be.it

UNA QUESTIONE DI METODO

Per conoscere e capire una realtà e’ molto diverso considerare un dettaglio

…o l’intero contesto di cui il dettaglio è parte

DIGESTORE PROVINCIALE: gli impianti della provincia di Cremona sono stati trattati come un unico digestore

CREMONA

LIVELLO DI INDAGINE

CONCLUSIONI

Confini del sistema

UNITA’ FUNZIONALE: 1kWh elettrico prodotto

DATI DA DATABASE Ecoinvent: materiali costruzione impianti, trasporti, mix energetici da fonti fossili, produzione fertilizzanti chimici…

PROGETTI E PROVE DI CAMPO (es. progetto BioBi, progetto VALORE, progetto NERØ): emissioni in aria e suolo, caratterizzazione biomasse, fattori di sostituzione fertilizzanti, …

DATI DA BIBLIOGRAFIA linee guida e metodologie riconosciute a livello nazionale o internazionale –es. IPCC, RegioneLombardia, ecc- letteratura scientifica

DESCRIZIONE DELLA REALTA’: QUESTIONARI composizione del mix di alimentazione gestione del digestato Piani colturali …….

ORIGINE E QUALITA’ DEI DATI

Database: Ecoinvent v2.2

VALUTAZIONE DELL’IMPATTO

SOFTWARE

ReCiPe method, hierarchist version, European normalization, mid- and end-point indicators

http

://w

ww

.lcia

-reci

pe.n

et/

METODO DI VALUTAZIONE

Quantifica gli impatti in 18 indicatori specifici (midpoint)

Ozone depletion Human toxicity Ionising radiation Photochemical oxidant formation Particulate matter formation Climate change Terrestrial ecotoxicity Terrestrial acidification Agricultural land occupation Urban land occupation Natural land transformation Marine ecotoxicity Marine eutrophication Freshwater eutrophication Freshwater ecotoxicity Water depletion Metal depletion Fossil depletion

aggrega, attraverso un “set di pesatura”, in 3 indicatori endpoint

human health ecosystems resources

Digestore provinciale CREMONA, indicatori midpoint

(metodo: ReCiPe Midpoint (H) V1.06/Europe ReCiPe H)

NUMERI DELL’IMPATTO

CONFRONTI

-10

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

%

MIX ENERGETICO BIOGAS CREMONA NO BIOGAS CREMONA

-10

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

%

MIX ENERGETICO BIOGAS CREMONA NO BIOGAS CREMONA

CONFRONTI E CONTESTO

azoto coltivazioni

(metodo: ReCiPe Midpoint (H) V1.06/Europe ReCiPe H)

1) USO EFFICIENTE DELL’AZOTO

2) RIDUZIONE DEGLI IMPATTI COLTURALI

AREE DI FORTE MIGLIORAMENTO DEGLI IMPATTI:

MINERALIZZAZIONE AZOTO

3. Digestato Azoto

organico

3. ingestato

Azoto NH3 prontamente disponibile

USO DEL DIGESTATO : FERTILIZZANTE AMMONIACALE A PRONTO EFFETTO

minore è l’apporto di N-org. al suolo minore sarà la presenza di N-NO3 lisciviabile ………

(SØRENSEN and MØLLER, 2008)

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

2200

2400

13/5 14/5 15/5 16/5 17/5 18/5 19/5 20/5 21/5 22/5 23/5 24/5

BKG - media μg …

Digestato distribuzione superficiale

GESTIONE DEL DIGESTATO : INIEZIONE

EMISSIONI DI AMMONIACA

Carozzi, Riva, Acutis , Tambone, Adani , 2012 Progetto - NERØ Regione Lombardia

Digestato distribuzione per iniezione

Progetto - NERØ Regione Lombardia

GESTIONE DEL DIGESTATO : DISTRIBUZIONE IN COPERTURA Progetto PILOTA SATA

Regione Lombardia

TKN TAN TAN/TKN g N kg-1 g NH4-N kg-1 %

Az. 1

Presemina Dig. TQ 3.4 2.0 59%

Copertura Dig. TQ 4.1 2.4 59%

Dig. SL 2.7 2.1 78%

Az. 2 Presemina Dig. TQ 4.5 1.9 41%

AZZERAMENTO DELLA FERTILIZZAZIONE MINERALE

Progetto - NERØ Regione Lombardia

Resa Az. 1 Az. 2

0

10

20

30

40

50

T 1 T 2 T 3 T 4

Res

a (t

tq h

a -1

)

Grafico 1-a: resa trinciato di mais tq nelle diverse tesi T1 = bianco - bianco T2 = digestato tq superficiale - digestato tq iniettato T3 = urea - urea T4= digestato tq iniettato - separato liquido iniettato

0

10

20

30

40

50

T 1 T 2 T 3 T 4

Res

a (t

ha

-1)

Grafico 1-b: resa trinciato di mais tq nelle diverse tesi T1 = bianco - concimazione localizzata T2 = digestato tq superficiale - concimazione localizzata T3 = urea - concimazione localizzata T4= digestato tq interrato - concimazione localizzata

AZZERAMENTO DELLA FERTILIZZAZIONE MINERALE

Progetto - NERØ Regione Lombardia

minerale digestato

minerale digestato

SOSTITUIRE L’ AZOTO DI SINTESI: PERCORSI….

il Gruppo Ricicla dell’Università degli Studi di Milano e Regione Lombardia hanno proposto dei criteri tecnici per sostituire completamente l’azoto di sintesi con l’azoto contenuto nel digestato La proposta tecnica si basa sul fatto che il digestato con un alto tenore di azoto ammoniacale (N-NH4/Ntot > 0.7) è assimilabile (medesima efficienza) ad un fertilizzante azotato tipo urea o solfato ammonico. Se gestito correttamente: i.e. vasche di stoccaggio coperte ed utilizzo per iniezione o interramento immediato.

Digestione efficiente + separazioni efficienti

N-NH4 > 70-80%

Efficienza di utilizzo alla coltura

90%

Digestione efficiente secondo parametri: • Stabilità biologica • Aspetti igienico-sanitari • Titolo Ntot • Titolo N- NH4

Efficienza di utilizzo • dose N a bilancio coltura • copertura vasche di stoccaggio • distribuzione con iniezione,

interramento immediato o fertirrigazione localizzata

Frazione liquida = concime chimico se:

Proposta Gruppo Ricicla e Regione Lombardia : Testo approvato dalla conferenza Stato Regioni

Decreto Sviluppo (dl 83, 22 giugno 2012) cita testualmente: “è considerato sottoprodotto il digestato ottenuto in impianti aziendali o interaziendali dalla digestione anaerobica, …….sono definite le caratteristiche e le modalità di impiego del digestato equiparabile, per quanto attiene agli effetti fertilizzanti e all'efficienza di uso, ai concimi di origine chimica”

Decreto Sviluppo (dl 83, 22 giugno 2012)

DECRETO SVILUPPO (DL 83, 22 GIUGNO 2012)

EFFETTO USO EFFICIENTE DELL’AZOTO

(metodo: ReCiPe Midpoint (H) V1.06/Europe ReCiPe H)

1) USO EFFICIENTE DELL’AZOTO

2) RIDUZIONE DEGLI IMPATTI COLTURALI

AREE DI FORTE MIGLIORAMENTO DEGLI IMPATTI:

uso di energy crop a basso basso impatto

Arundo donax L.

• Alte rese di biomassa con ridotti input agronomici

•Pianta rizomatosa, erbacea, perenne e alofita;

• Alta resistenza a virus, malattie, carenze idriche e di nutrienti, salinità.

CONTRIBUTO DI ARUNDO ALLA RIDUZIONE DEGLI IMPATTI COLTURALI

NO Diserbanti NO Pesticidi NO irrigazione Forte riduzione delle lavorazioni

Paese Sostanza secca Fonte U.S. 171 Mg ha-1 Spencer et al., 2006 U.S. 155 Mg ha-1 Giessow, 2011 U.S. 49 Mg ha-1 Ambrose et al., 2007 India 36-167 Mg ha-1 Sharma et al., 1998 Australia 29-45.2 Mg ha-1 Williams et al., 2008 Italia 30 Mg ha-1 Angelini et al., 2005 Spagna (I anno) 1.3 Mg ha-1 Hidalgo et al., 2000 Spagna (II anno) 20 Mg ha-1 Hidalgo et al., 2000 Spagna (III anno) 45.9 Mg ha-1 Hidalgo et al., 2000 Grecia 30-40 Mg ha-1 Papazoglou et al., 2007 Grecia 15.6 Mg ha-1 Soldatos et al., 2004 Nord Italia (I anno) 6 Mg ha-1 GRUPPO RICICLA Nord Italia (II anno) 26 Mg ha-1 GRUPPO RICICLA Nord Italia (III anno) 74 Mg ha-1 GRUPPO RICICLA Centro Italia 11.8-14.6Mg ha-1 Amaducci, 2012 Centro Italia 37.7 Mg ha-1 Angelini et al., 2009 Centro Italia 17 Mg ha-1 Di Candilo et al., 2012 Sud Italia (I anno) 10.6 Mg ha-1 Cosentino et al., 2006 Sud Italia (II anno) 22.1 Mg ha-1 Cosentino et al., 2006 Sud Italia 26-37 Mg ha-1 Cosentino et al., 2008

7 –

8 m

etri

RESE

ADESSO : Arundo donax nel 2013

• Oltre 25 ettari coltivati ad Arundo in sostituzione di altre colture in Lombardia.

• Attecchimento prossimo al 100% con piantine micropropagate

• Piante di 1.5/2 metri già al primo anno • Possibilità di ridurre le superfici a

energy crop

(metodo: ReCiPe Midpoint (H) V1.06/Europe ReCiPe H)

EFFETTO USO DI ENERGY CROP A BASSO IMPATTO (ARUNDO)

(metodo: ReCiPe Midpoint (H) V1.06/Europe ReCiPe H)

CONFRONTI

-100

102030405060708090

100

%

ENERGIA DA FONTE FOSSILE BIOGAS CREMONA BIOGAS CREMONA virtuoso + arundo

(metodo: ReCiPe Endpoint (H) V1.06/Europe ReCiPe H/A)

IMPATTO SINTETICO

I) La gestione dell’azoto e le pratiche colturali sono le principali voci di impatto della filiera del biogas così come condotta in Lombardia

CONCLUSIONI

II) Esistono importanti margini di miglioramento del sistema biogas • USO EFFICIENTE DELL’AZOTO:

• uso del digestato: fertilizzante ammoniacale a pronto effetto

• correttagestione digestato (iniezione e distribuzione in copertura)

• azzeramento del fertilizzazione minerale

• copertura stoccaggi

CONCLUSIONI

• USO DI ENERGY CROP A BASSO IMPATTO (ARUNDO)

III) La produzione di energia dalla filiera biogas (in uno scenario virtuoso praticabile ora) consente di ridurre significativamente gli impatti sulle risorse, sull’ecosistema e sulla salute umana

CONCLUSIONI

Vi ringrazio per l’attenzione….

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