la digestione anaerobica riduce l'impronta del carbonio ... · efnt trcon crto tencte s di...

ConvegnoConvegno

Strumenti per la valutazione della Strumenti per la valutazione della sostenibilità dei processi. sostenibilità dei processi.

Carbon&Water Footprint, LCA, MFA, Carbon&Water Footprint, LCA, MFA, analisi multicriteriale, Social Life Cycle analisi multicriteriale, Social Life Cycle

Assessment, Life Cycle CostingAssessment, Life Cycle Costing

Ecomondo, Rimini • 7 Novembre 2013Ecomondo, Rimini • 7 Novembre 2013

Centro Ricerche Produzioni Animali – C.R.P.A. S.p.A.

La digestione anaerobica riduce La digestione anaerobica riduce l'impronta del carbonio delle l'impronta del carbonio delle produzioni agro-zootecniche?produzioni agro-zootecniche?

Laura Valli, Stefano PignedoliClaudio Fabbri, Sergio Piccinini

CRPA spa – Reggio Emilia

La digestione anaerobicariduce l'improntadel carbonio delle produzioni agrozootecniche?

Convegno Ecomondo, Rimini 7 novembre 2013Convegno Ecomondo, Rimini 7 novembre 2013Strumenti per la valutazione della sostenibilità dei processi. Strumenti per la valutazione della sostenibilità dei processi. Carbon&Water Footprint, LCA, MFA, analisi multicriteriale, Carbon&Water Footprint, LCA, MFA, analisi multicriteriale, Social Life Cycle Assessment, Life Cycle CostingSocial Life Cycle Assessment, Life Cycle Costing

Le emissioni di GHG dal settore agricolo

Il contributo del settore agricolo alle emissioni globali di gas serra (GHG) ammonta, a livello nazionale, al 6.5%, ponendo l’agricoltura al secondo posto dopo il settore energetico (che include i processi di combustione di tutti i settori) e alla pari con quello industriale.



La digestione anaerobica in agricoltura

● notevole potenzialità nella mitigazione delle emissioni di GHG dal settore agricolo (vedi rapporti FAO e IPCC)

● tecnica win-win: riduzione diretta delle emissioni nella fase di gestione delle deiezioni, riduzione indiretta delle emissioni per la sostituzione di energia fossile

● notevole diffusione in Italia degli impianti che trattano effluenti di allevamento da soli o in miscela con altre biomasse



Diffusione degli impianti di DA

Censimento impianti di digestione anaerobica a fine 2012, (CRPA 2013)



Obiettivo dello studio

Determinare l'impronta del carbonio, con metodologia LCA, di alcune tipologie di impianti di digestione anaerobica applicati al settore agro-zootecnico

Valutare l'impatto ambientale, in relazione alle emissioni di gas serra, che comporta l'introduzione di un impianto di DA in una azienda agro-zootecnica, confrontando alcune possibili filiere, fra le più diffuse



Le filiere analizzate

Impianto da 600 kWel alimentato a:

sole colture energetiche (silomais)

colture energetiche (30%) + effluenti di allevamento (70%)

soli effluenti di allevamento

soli effluenti di allevamento (vasca digestato scoperta)



Unità funzionale e confini del sistema

L'unità funzionale, ossia l'unità di riferimento rispetto a cui sono calcolati gli impatti, è il kWhel immesso in rete (ossia al netto degli autoconsumi)

I confini del sistema considerano l'impianto di digestione anaerobica, escludendo quelle fasi che non subiscono variazioni rispetto a una azienda priva di impianto, quali, ad esempio, la parte relativa alla produzione zootecnica, che si ipotizza rimanga invariata



Confini del sistema

Gli effluenti zootecnici entrano senza un carico di impatto



Metodologia e ipotesi considerate

metodologia IPCC per emissioni N2O e di CH4 (GWP da IPCC 2007: CH4 = 25; N2O = 298)

emissioni di N2O dovute alle fertilizzazioni azotate e consumi energetici per lavorazione delle colture: considerate solo per colture energetiche

credito attribuibile al contenuto fertilizzante del digestato, in sostituzione dei fertilizzanti di sintesi (per colture energetiche)

lo stoccaggio del digestato sostituisce lo stoccaggio del liquame (nel caso della azienda zootecnica)

energia termica valorizzata solo per riscaldamento digestore

diversa produttività e autoconsumi per impianto a effluenti e a silomais



Emissioni CH4 dalla vasca del digestato

Temperatura del digestato superiore di 4-5°C rispetto al liquame tal quale

È importante che la vasca di stoccaggio del digestato sia coperta



Filiera colture energetiche

● Copertura dello stoccaggio del digestato per metà del volume

● Emissioni CH4 da stoccaggio scoperto del digestato = 50% di quelle del liquame tal quale



Filiera colture energetiche

● La superficie delle colture (194 ha) è quella necessaria per produrre il silomais necessario per la potenza elettrica richiesta (600 kW)

● Digestato usato per fertilizzare il mais

● Considerando il fabbisogno della coltura (280 kgN/ha), e della efficienza agronomica dell'azoto del digestato, è necessaria l'integrazione con urea

● Sono conteggiati i consumi energetici delle macchine per la lavorazione del silomais e per lo spandimento del digestato



Filiera colture energetiche + effluenti di allevamento

● Impianto alimentato per 70% a liquame e per 30% a colture energetiche (silomais)

● Percentuale di sostanza organica fornita al digestore dall'insilato è del 64%

● Riduzione delle emissioni CH4 stoccaggio scoperto del digestato rispetto a liquame tal quale = 50% (credito liquame)



Filiera colture energetiche + effluenti di allevamento

● La superficie del silomais necessaria è di 148 ha

● Digestato usato per fertilizzare mais (280 kgN/ha), va integrato con urea, ma per rispettare dosi massime di azoto zootecnico, una parte va esportata

● Credito da digestato (sostituzione fertilizzanti) e emissioni N2O: conteggiate solo quelle dovute al digestato da colture energetiche

● Consumi energetici per spandimento ed esportazione digestato (solo quota colture energetiche)



Filiera effluenti di allevamento (con e senza copertura dello stoccaggio)

● Impianto alimentato con liquame bovino

● 2 filiere: con stoccaggio digestato totalmente scoperto, con stoccaggio digestato coperto per metà

● Riduzione emissioni CH4 da stoccaggio del digestato rispetto al liquame tal quale = 50%. La riduzione agisce su tutto il digestato, in quanto è prodotto solo dal liquame



Filiera effluenti di allevamento (con e senza copertura dello stoccaggio)

● Non si considerano emissioni di N2O da fertilizzazioni azotate (sarebbero uguali per il liquame tal quale)

● Il credito dovuto al valore fertilizzante del digestato non viene conteggiato perchè sarebbe stato uguale anche dal liquame

● Non conteggiati consumi energetici per spandimento ed esportazione digestato



Contributi alle emissioni

produzione delle biomasse (emissioni di N2O dalla applicazione dei fertilizzanti ed emissioni di CO2 per la produzione dei fertilizzanti);

conversione delle biomasse, include le emissioni di CO2 per produrre i materiali dell'impianto e le perdite di CH4 per dispersioni dall'impianto (stimate pari a 1,5%);

emissioni dallo stoccaggio del digestato, che, negli scenari con effluenti, si traducono in un credito dovuto alle mancate emissioni di metano dallo stoccaggio degli effluenti di allevamento;

il credito dovuto alla sostituzione dei fertilizzanti di sintesi con il digestato (solo per la quota prodotta con le colture energetiche)



Risultati

Impronta del carbonio delle filiere analizzate, a confronto con quella della produzione termoelettrica nazionale

Fonti: ISPRA Rapporto 172/2012; ENEL Rapporto ambientale 2012

F1: solo biomasse,vasca digestatocoperta 50%

F2: 70% liquame,30% biomasse,vasca digestatocoperta 50%

F3: solo liquamevasca digestatocoperta 50%

F4: solo liquamevasca digestatoscoperta



Risultati

Impianto a sole biomasse (0,405 kg CO2eq/kWh)e impianto biomasse+effluenti (0,094 kg CO2eq/kWh): emissioni di GHG positive, ma significativamente inferiori a quelle del mix termoelettrico nazionale (pari a 0,561 kg CO2eq/kWh fonte Ispra; 0,795 CO2eq/kWh fonte Enel)

Impianto a soli effluenti di allevamento: emissioni GHG negative grazie alla riduzione delle emissioni di CH4 dallo stoccaggio



Produzione elettrica nazionale

Fonte: ISPRA Rapporto 172/2012

Produzione termoelettrica nazionale per combustibile

Fattore di emissione della produzione elettrica e termoelettrica nazionale



Emissioni di GHG per produzione kWh

Le emissioni di gas serra evitate con la produzione di EE da biogas stanno in un range 0,2-1,4 kg CO

2eq/kWh

el (mix termoelettrico italiano)

Se l'energia fossile sostituita è quella più inquinante (carbone) le emissioni di GHG evitate crescono a 0,5-1,8 kg CO

2eq/kWh

el

Fonte: rielaborazione CRPA su dati Ispra



Dove intervenire per migliorare

● Minimizzare emissioni da vasca stoccaggio digestato

● Ridurre dispersioni (torcia)

● Aumentare l'efficienza dell'azoto del digestato:− minori dispersioni di azoto reattivo nell'ambiente− riduzione delle emissioni di N2O dirette e indirette− riduzione uso fertilizzanti di sintesi (energia per produrli)

● Sfruttare l'energia termica

● Produrre con tecniche agronomiche a basso input energetico, di fertilizzanti e fitofarmaci



Conclusioni

● La digestione anaerobica offre una importante opzione di mitigazione delle emissioni di gas serra del settore agricolo (emissioni evitate 0,2-1,4 kg CO2eq/kWhel)

● Per massimizzare il risparmio di GHG è importante che gli impianti di DA− abbiano la vasca del digestato coperta,− trattino preferibilmente sottoprodotti e effluenti zootecnici,− abbiano elevata efficienza di trasformazione energetica,− utilizzino il calore prodotto in cogenerazione

● Vantaggi aggiuntivi: la digestione anaerobica riduce significativamente l'odore degli effluenti trattati e rende il digestato un materiale fluido ed omogeneo, che infiltra rapidamente nel suolo, riducendo anche le emissioni di ammoniaca attribuibili a questa fase

● Il digestato costituisce un utile prodotto fertilizzante a pronta azione, sostitutivo dei fertilizzanti di sintesi

ConvegnoConvegno

Strumenti per la valutazione della Strumenti per la valutazione della sostenibilità dei processi. sostenibilità dei processi.

Carbon&Water Footprint, LCA, MFA, Carbon&Water Footprint, LCA, MFA, analisi multicriteriale, Social Life Cycle analisi multicriteriale, Social Life Cycle

Assessment, Life Cycle CostingAssessment, Life Cycle Costing

Ecomondo, Rimini • 7 Novembre 2013Ecomondo, Rimini • 7 Novembre 2013

Centro Ricerche Produzioni Animali – C.R.P.A. S.p.A.

www.crpa.it

[email protected]

Grazie per l'attenzione

http://www.crpa.it/

la digestione anaerobica riduce l'impronta del carbonio ... · efnt trcon crto tencte s di...

Documents