“L’uso dei biocombustibili nel trasporto pubblico”

Prof. Michele PinelliDipartimento di Ingegneria – Università di Ferrara

Sala Alfonso I d’Este – Castello EstenseVenerdì 16 settembre 2011

L’Unione Europea ha emanato il 23 aprile 2009 una nuova direttiva (2009/28/CE) che costituisce la cornice entro la quale gli Stati membri devono legiferare in termini di politica energetica (l’Italia ha emanato il decreto di recepimento ad inizio marzo).

La nuova politica energetica europea si basa su tre obiettivi che devono essere raggiunti entri il 2020

Riduzione del 20 % del fabbisogno di energia primaria

Almeno il 20 %del consumo finale lordo

coperto da fonti rinnovabili

20 % di riduzionedelle emissioni digas climalteranti

Politica energetica

Inoltre, il 10 % dell’energia per i trasporti coperti da combustibili di origine rinnovabile

• La biomassa è una fonte rinnovabile (fonte energetica non fossile) da cui si possono ricavare combustibili da utilizzare in sistemi energetici o nel trasporto (biocombustibili - biocarburanti)

• Le biomasse sono tutte le sostanze organiche, di origine biogenica da cui sia possibile ricavare energia

• Per legge è la parte biodegradabile dei prodotti, rifiuti e residui provenienti dall’agricoltura (comprendente sostanze vegetali e animali) e dalla silvicoltura e dalle industrie connesse, nonché la parte biodegradabile dei rifiuti industriali e urbani.

Biomasse

Per l’agricoltura: rappresentano una opportunità concreta per gli agricoltori per dare valore aggiunto alle commodities di loro produzione, a patto che siano essi stessi parte integrante del processo di trasformazione

Per lo sviluppo dell’economia: attrattività del territorio per l'insediamento di attività produttive e sostegno delle stesse;mantenere e creare posti di lavoro e nuove professionalità, generando indotto; promuovere l’attività di aziende nazionali nella distribuzione dei carburanti, nonché delle industrie di produzione degli autoveicoli

Per l’ambiente: produzioni agricole generano sequestro di carbonio sul territorio;riduzione delle emissioni di gas serra (CO2), in linea con gli obiettivi del protocollo di Kyoto, in un contesto di bilancio energetico positivo

Per la società: l’utilizzo di biocarburanti migliora la qualità dell’aria, specialmente nelle zone urbane dove maggiore è la concentrazione delle emissioni dovute ai trasporti

Per l’auto-approvvigionamento energetico: produrre biocarburanti sul territorio da materia prima prodotta in loco significa maggiore indipendenza dai paesi produttori di combustibili fossili

Perché le biomasse come biocarburanti

Perché le biomasse in Italia

• Presenza di sottoprodotti e residui agricoli, agro-industriali e forestali che ogni anno devono essere smaltite in maniera corretta;

• Eccedenza di superficie agricola destinata a coltivazioni alimentare, da utilizzare per coltivazioni energetiche ed industriali;

• Terreni agricoli abbandonati con alto rischio di desertificazione e di dissesto idrogeologico;

• Necessità di intervento di manutenzione e riconversione del patrimonio forestale;

• Spopolamento e alto tasso di disoccupazione nelle aree montane.

Biocombustibili per il trasporto

• Olio vegetale

• Biodiesel

• Bioetanolo

• Biogas

• Biometano

• Bioidrogeno

Un insieme ampio e diversificato di prodotti liquidi o gassosi, utilizzabili come combustibili alternativi nel settore dei trasporti e ricavati dalle biomasse, vale a dire tutti quei materiali di origine organica (vegetale o animale) che non hanno subito alcun processo di fossilizzazione.

Tipi di biomasse

Processi di trasformazione

Prodotto

Olio vegetale

Girasole

Soia

Palma Colza

• Olio vegetale. Combustibile che viene ottenuto da processi meccanici e/o chimici di spremitura

• Colture oleaginose “tradizionali” (mais, colza, girasole, ecc.)

• Colture oleaginose “no food” (lino, jatropha, ecc.)

• Palma

Tipi di biomasse

• Estrazione• Spremitura

Processi di trasformazione

Prodotto

Olio vegetale

• Olio vegetale. Combustibile che viene ottenuto da processi meccanici e/o chimici di spremitura

Girasole Soia

Palma Colza

Olio vegetale

• Colture oleaginose “tradizionali” (mais, colza, girasole, ecc.)

• Colture oleaginose “no food” (lino, jatropha, ecc.)

• Palma

Tipi di biomasse

Biodiesel• Purificazione• Transesterificazione

• Grassi animali• Oli di recupero (frittura, oli

esausti, ecc.)

• Biodiesel. Combustibile che viene ottenuto a partire da trigliceridi sottoposti a processo di transesterificazione.

• Il biodiesel possiede proprietà di combustione simili al gasolio

Biodiesel

• Estrazione• Spremitura

Processi di trasformazione

Prodotto

• Colture oleaginose “tradizionali” (mais, colza, girasole, ecc.)

• Colture oleaginose “no food” (lino, jatropha, ecc.)

• Palma

Tipi di biomasse

• Colture saccarifere (barbabietola, canna da zucchero)

• Fermentazione Bioetanolo di I generazione

• Idrolisi

• Colture lignocellulosiche (legno, residui colturali, residui del processo di produzione della carta)

• Colture amidacee (mais, frumento, patate,ecc.)

• Processo SSF (idrolisi + fermentazione)

Bioetanolo di II generazione

• Bioetanolo. E’ un etanolo prodotto mediante processo di fermentazione alcolica• Utilizzato come componente di benzine (fino al 20%, poi motori ad hoc)

Bioetanolo

Processi di trasformazione

ProdottoTipi di biomasse

• Colture dedicate (mais, sorgo, barbabietole, etc.)

• Sottoprodotti colturali (foglie e steli di barbabietole, ortive, etc.);

• Reflui zootecnici;• Scarti di lavorazione (borlande,

acque di vegetazione, fanghi, melassi, etc.).

• Digestione anaerobica

Biogas

Processi di trasformazione

ProdottoTipi di biomasse

• Biogas. Derivato da digestione anerobica e costituito abitualmente per il 50-60% circa da metano e per la restante parte da CO2.

• Attualmente molto diffuso ed utilizzato nella produzione di energia in motori a combustione interna → potenzialmente applicabile al trasporto

Biogas

Biometano

• Biometano. Ottenuto da purificazione del biogas sostanzialmente tramite rimozione della CO2

• Si ottiene composto fino al 99 % di metano che può essere immesso direttamente nella rete di distribuzione del gas naturale

• Upgrading

Biometano

• Colture dedicate (mais, sorgo, barbabietole, etc.)

• Sottoprodotti colturali (foglie e steli di barbabietole, ortive, etc.);

• Reflui zootecnici;• Scarti di lavorazione (borlande,

acque di vegetazione, fanghi, melassi, etc.).

• Digestione anaerobica

Processi di trasformazione

ProdottoTipi di biomasse

• Biofotolisi• Fotodecomposizione• Fermentazione • Gassificazione

termochimica

Bioidrogeno

• Bioidrogeno. L’idrogeno può essere uno dei più importanti vettori energetici del futuro. La sua produzione, che ora passa principalmente per il reforming del metano o l’elettrolisi dell’acqua potrà passare per processi biochimici utilizzando alghe, microorganismi, funghi, batteri, lieviti

Bioidrogeno

Processi di trasformazione

Prodotto

• Promuovere lo sviluppo di filiere locali creando reti regionali e coinvolgendo tutti gli attori localo della filiera produttiva e di utilizzo

• Creare stimoli per lo sviluppo della domanda di biocarburanti e veicoli dedicati mediante individuazione di strumenti utili per i decision maker nel settore dei trasporti

• Rimozione delle barriere alla produzione e uso dei biocarburanti mediante miglioramento della logistica, sviluppo di modellistica, valutazione degli impatti sui mercati

• Implementare azioni di formazione e informazione e progetti pilota

Obiettivi di massima dei progetti europei sui biocarburanti

Obiettivi dei progetti europei sui biocarburanti

I principali problemi ambientali delle città moderne sono legati al crescente inquinamento atmosferico proveniente principalmente dalla mobilità urbana.

Il traffico urbano è responsabile dell’inquinamento dell’aria delle nostre città per il 31%, in particolare il settore del trasporto pubblico può incidere fino al 7%.

L’obiettivo generale del progetto è quello di contribuire verso una mobilità urbana sostenibile in Europa centrale, attraverso la ricerca di soluzioni innovative di conversione del trasporto pubblico urbano in sistemi ecosostenibili.

Lo studio delle tecnologie di conversione riguarderà tre aspetti fondamentali:• GOVERNANCE: strutture di gestione locali/regionali, ↑ senso responsabilità• FINANCING: sostenibilità finanziaria del progetto• TECHNOLOGY: ricerca delle soluzioni tecniche più adatte

Stato attuale e obiettivi del progetto GUTS

• LP: Municipality of Sopron

• PP2: Province of Ferrara

• PP3: Center of Excellence for Renewable

Energy (CERE)

• PP4: Municipality of Velenje

• PP5: Road and bridge Research Institute

(IBDiM)

• PP6: Citizenship Association No Gravity

• PP7: Transport Company Karlovy Vary

• PP8: Local Public Transport Agency –

Ferrara (AMI)

Per la raggiunta degli obiettivi del progetto sono stati coinvolti differenti partners (comuni, autorità regionali, gestori di trasporti pubblici) all’interno del territorio europeo.

Ogni partners contribuisce al progetto finale attraverso lo studio di un singolo progetto pilota.

Partners del progetto

Stazione FS Cona

Stazione FS Ferrara Ospedale Cona

All’interno del progetto GUTS sono evidenziati tre principali campi di intervento:

• biocombustibili

• idrogeno• energia solare

Campi di intervento

Oriago (VE) - Pontelongo (PD)Olio di girasole (2006)

Grand Canyon Railway Olio vegetale riciclato (2009)

Disneyland RailroadOlio da cucina riciclato (2009)

Linnkoeping – Vaestervik Biogas (Svezia 2005)

Francoforte – AmburgoOlio combustibileLufthansa (2011)

Roma 200 autobus a biodiesel (2010)

Liegi – LovanioTreno ad energia eolica

(Belgio 2010)

Anversa. Treno alimentato contunnel solare. (Belgio 2011)

Esempi applicativi