ENERGIE RINNOVABILI DA AGRICOLTURA E ACQUICOLTURA NEI

PVS TROPICALI

UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI FIRENZE

FACOLTÀ DI AGRARIA

CORSO DI LAUREA DI 1° LIVELLO IN SCIENZE AGRARIE TROPICALI E SUBTROPICALI

A.A. 2006/2007

Tesi di Laurea di Giuseppe Nania

Effetto Serra e Protocollo di Kyoto• La temperatura media del pianeta è in continuo

rialzo. Ciò rappresenta una minaccia per tutta la biosfera.

• Questo fenomeno è stato correlato all’enorme accumulo di CO2 nell’atmosfera negli ultimi due secoli a causa dell’uso dei combustibili fossili.

• Il petrolio basterà fino al 2040 ma la terra subirà enormi e devastanti cambiamenti climatici entro il 2030 (Robert, 2006).

• Per diminuire l’effetto serra i paesi firmatari del Protocollo si sono impegnati a diminuire le emissioni di CO2 del 5,2% entro il 2010.

Risorse Combustibili fossili

0 50 100 150 200

Durata scorteanni

Uranio

Carbone

Gas

Petrolio

Il petrolio potrà pure essere sufficiente per i prossimi 40 anni ma la terra subirà enormi e devastanti cambiamenti climatici entro i prossimi 30 anni (Robert, 2006).

Emissioni di gas serra

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3000

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5000

6000

G/ t/ a dicarbone

G/ t/ a di CO2

Trasporto

C.E e Ind.

Commerciale

Residenziale

Totale

L’ENERGIA RINNOVABILE

Le energie alternative e i biocarburanti

• Per rientrare nei parametri di Kyoto fondamentale sarà agire su settore dei trasporti e sulla produzione d’energia elettrica che rappresentano la stragrande maggioranza delle emissioni di gas serra.

• L’U.E ha imposto entro il 2010 ai paesi membri d’incrementare al 5,75% l’uso dei biocarburanti.

• Cio’ apre grandiose prospettive alla produzione d’energia da fonti rinnovabili come la biomassa e ai biocarburanti.

L’energia rinnovabile e l’efficienza energetica.• Le F.E.R (fonti energetiche rinnovabili)

vanno giudicate con criteri di efficienza energetica come l’analisi Lca (Life Cycle Assessment), l’EROEI (Energy Return On Energy Investment).

1. Lca è l’analisi del ciclo della vita del prodotto. Usato per valutare le emissioni di gas serra nel processo e compararle con i fossili.

2. EROEI è il rapporto tra input e ouput energetico del processo.

. Usato per comparare le energie rinnovabili.

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5

10

15

20

25

30

Fonti energetiche

PetrolioCarboneMetanoNucleareIdroelettricoEolicoSolareBiomassa

EROEI fonti energeticheEROEI

Lo scopo delle Energy Crops è assorbire CO2 dando un output

energetico sfruttabile.

• Il bilancio netto della CO2 biogena è uguale a zero• E’ importante che il tempo di stoccaggio dei

prodotti sia il maggiore possibile • Le pratiche agrocolturali interferiscono

notevolmente col normale ciclo del carbonio.

• L'ENERGIA IMMAGAZZINATA NELLA FITOMASSA ATTUALE (30X 1021 J) è UGUALE A QUELLA CONTENUTA NELLE RISERVE DI CARBONE GAS E PETROLIO (25 X 1021 J).

Biocarburanti• Bioenergie intervengono . Trasporti Biocarburanti . .. Prod.Energia Centr. a Biomassa• I Biocarburanti . Bioetanolo C.amilaceo-

zuccherine .. Biodiesel Colture oleaginose.

Produzione attuale di Biocarburanti

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5000

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9000

EU25 Mondo

BiodieselBioetanolo

(1000 t /a)

IL BIODIESEL DA OLEAGINOSE

• Basso H.I. (Harvest Index) delle oleaginose 30% (semi).

• La combustione del biodiesel determina meno emissioni rispetto alla combustione del gasolio.

• Estere ottenuto dalla trans-esterificazione dell’olio vegetale o animale con un alcool dando come prodotto di scarto il glicerolo.

. Questa reazione migliora le proprietà chimico fisiche dell’olio, diminuendone la viscosità e stabilizzandolo.

• Dalle famiglie delle Brassicacee e Asteraceae, Areaceae e Euforbiaceae provengono nei paesi temperati e ai tropici le

specie utilizzate come colture oleaginose ad alta produzione.

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16000

ENERGY CROPS

Microalghe Palma da olioPalma da coccoPongamiaTung JatrophaRicinoGirasoleCartamo

Rese olio T.E.C e microalghe (kg / ha /a)

NEGLECTED CROPS AMAZZONICHE

0

1

2

3

4

5

6

t / ha

CopaiferalangsdorfiiAttalea speciosa

Platonia insignis

Acrocomia totai

AstrocaryumvulgareOenocarpusbataua

Unione Europea e Biodiesel

• La Politica Agricola Europea (PAC) è in crisi da anni per sovrapproduzioni da Food Crops tanto che la compra e la distruzione delle derrate è

stata pratica comune, ora si sovvenziona affinchè i terreni siano incolti (set-aside).

• Il biodiesel è prima di tutto un ottimo affare sia per dare nuova linfa al settore agricolo che per

evitare la dipendenza petrolifera basti ricordare che ogni euro investito nel settore primario apporta 1,8 eu tot. al sistema economico.

• Che il biodiesel diminuisca la quantità di gas serra nell'aria rispetto al gasolio considerando i limiti

ambientali noti dell'agricoltura estensiva meccanizzata è una realtà molto contraddittoria.

Le colture e il Bioetanolo

• H.I 45-50%• L’ alcool da bioetanolo è ottenuto dalla

fermentazione di amidi e zuccheri e anche dalla cellulosa previa idrolisi enzimatica.

• Le colture più usate sono le amilacee: mais e manioca.

• Le saccarine: canna da zucchero, il sorgo zuccherino.

• Ad alto tasso d’inulina: Topinambur e Cicoria.• Le cellulosiche: Switchgrass e Miscanto.

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ENERGY CROPS

SagoSwitchgrassCanna da zuccheroSorgo dolceTopinamburManiocaPatata dolce

Resa Alcool Tropical Energy Crops (l / ha / a)

Il bioetanolo e gli Stati UnitiL'enfasi negli S.U sul bioetanolo da cereali

nasce dall’azione di lobby tra l'agricoltura americana

ipersovvenzionata in cerca d'uno sbocco alle eccedenze ceraicole, Detroit

affascinata dalle enormi potenzialità d'un carburante ossigenato e quindi

maggiormente prestante della benzina, la politica estera alla ricerca di consensi

nell'opinione pubblica straniera e nazionale dopo il no alla firma di Kyoto. I benefici ambientali anche qui sono molto contradditori per molti analisti

'indipendenti'.

Energia da Biomassa• La biomassa coltivata nei pressi

dell’impianto è processata (esp.pellettizzazione) e bruciata in centrali t.elettriche.

• Ha bilanci energetici migliori rispetto alla filiera dei biocarburanti (0,31 unità d’e.fossile per 1 prodotta)

• Indice di raccolta 85%.• Le colture più indicate sono quelle con:1. buon potere calorifico2. alta efficienza fotosintetica e d’utilizzo

d’acqua (w.u.e)3. alta resa in biomassa4. rusticità e bassa richiesta input agrocolturali.

Trasformazione della Biomassa

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10

20

30

40

50

60

70

Colture

Eucalipto

Bamboo

Leucaena

Mesquite(Prospis spp.)

Resa annuale in s.s. Fuel Crops tropicali t/ha

3900 cal/g

3800

cal/g

4624 cal/g

0,5 t/ha Azoto aportato al suolo

Fabb. Crescente

in legna daardere al Trop.,nel Sahel èconcausa nelladesertificazion

e Fuel crops

• H.I 70%• Contrastano

la deforestazione

• Generano reddito

• Hanno ottimo P.C crescita veloce

0,2 t/haAzoto a.suolo

3850 cal/g

Microalghe• Le colture algali possono trovare

applicazione sia nella produzione d’energia elettrica che nella produzione di Biofuels.

• Le migliori aspettative si nutrono verso la produzione di biodiesel da alcune specie di microalghe.

• 1 t di microalghe assorbe 1,8 t di CO2 .

MicroalgheHanno efficienza fotosintetica con luce naturale

vicina al 5% teorico contro 1,8% delle piante superiori.

• Contenuto in olio max del 60% sulla massa tot. • Sotto stress d'azoto aumenta la sintesi lipidica.

• Utilizzo i gas esausti delle centrali a carbone con max aumento produttivo e vantaggi

ambientale.

• Una Centrale T.E a Carbone da 50 Mw genera 414.000 t / a di CO2 che con un impianto di

coaptazione gas esausti a microalghe (1000 ha) vengono ridotte del 50%.

I Limiti delle microalghe come energy crops

I costi d’impianto e produzione sono ancora alti, con l’operazione di raccolta e

essiccazione come fattore limitante dato che richiedono i ¾ dell’energia ottenuta.

Soluzioni possibili

Migliorare il rendimento energetico dei processi di raccolta e essicazione.

• Utilizzo di flocculanti organici o di sintesi . Moringa oleifera. Ingegneria Genetica • Sbalzi di Ph soda• Microalghe filamentose per facilitare la

raccolta.

APPLICABILITA’ AI TROPICI

• Fabb.Energetico Ist. e Fattorie in zone rurali

BLISTER A JATROPHA

COLLETTORI E PANELLI SOLARI

BIOGAS DA REFLUI

Sistemi complessi d’autosufficenza energetica al tropico

• Max riciclo dell’azoto e dei nutrienti• Max produzione di cibo per Input • Min dipendenza aziendale da fossili • Accumulo metalli pesanti nella catena

trofica

Bioetanolo

Percolato

Biodiesel

N, P, K

Concimi

Indisp. alto livello tecnologico e risorse idriche. Unisce colture, allevamenti, acquicoltura integrata, colture microbiche, biogas.

Pescicoltura

Molluschi

APPLICABILITA’ AI TROPICI:LA FILIERA BIODIESEL.

EstrazioneRaccolta

DistribuzioneTrasformazione

ALGAE VS PLANTAE

L’efficienza fotosintetica delle alghe è del 5% contro 2% delle piante superiori quindi abbiamo

una maggiore capacità produttiva. Inoltre non sono competitive con le colture

alimentari visto che si possono utilizzare acque di scarico e terreni non fertili per la loro coltura.

Conclusioni• Dall’uso dell’ analisi Lca e EROEI emerge come

una conclamata convenienza energetica delle bioenergie sia una realtà spesso contradditoria

al momento.• Le bioenergie specie i biocarburanti e le

biomasse danno nuova linfa al settore agrario in crisi.

• Applicare nei PVS tropicali le Bioenergie può essere un occasione per l’emancipazione dalla povertà delle aree rurali più povere ma anche

causare un incremento della deforestazione per lasciar posto alle Energy Crops sotto la spinta

della domanda europea crescente di biocombustibili.