Analisi tecnica, economica ed ambientale di un campo coltivato a biomassa legnosa

Introduzione
 
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Questo lavoro di tesi si propone di valutare, attraverso un’attenta analisi 
economica ed ambientale, la convenienza delle colture energetiche a breve turno 
di rotazione, o SRF, esaminate in diversi scenari colturali possibili, dimostrando in 
tal modo i vantaggi derivanti da una loro promozione ed incentivazione a livello 
globale, secondo la politica dello sviluppo sostenibile, sia per l’uomo che per 
l’ambiente. 
Nel primo capitolo si affronta in generale il concetto di sviluppo sostenibile e la 
possibilità di raggiungerlo mediante l’impiego delle fonti di energia rinnovabili o 
RES; quindi ci si sofferma su di una particolare RES quale la biomassa, 
analizzandone in dettaglio le tipologie, i processi di conversione energetica e i 
vantaggi. 
Nel secondo capitolo sono esaminate le coltivazioni energetiche dedicate a breve 
turno di rotazione o SRF, dopo averne descritto le caratteristiche fisiologiche in 
particolare di Pioppo, Robinia, Salice ed Eucalipto; è esposto inoltre il modello da 
seguire al fine di effettuare prove sperimentali per le colture SRF. In modo 
particolare sono riportate le esperienze sperimentali condotte su tali colture 
concernenti vari aspetti quali quello economico, ambientale, energetico e 
meteorologico a livello mondiale. Ci si sofferma inoltre sui due campi sperimentali, 
messi a dimora e monitorati dal Centro di Ricerca sulle Biomasse (CRB), 
analizzandone le caratteristiche ed in particolare le prove sperimentali effettuate 
su di essi. 
Nel terzo capitolo è descritto in dettaglio il protocollo di coltivazione delle colture 
SRF in ogni sua fase, dalla preparazione del terreno che precede la 
piantumazione fino alla fase di raccolta e stoccaggio. Inoltre sono analizzate in 
dettaglio le principali variabili di decisione riguardanti questo tipo di coltivazioni 
quali: il tipo di suolo adatto (marginale oppure fertile); la specie e i cloni da 
coltivare; le cure colturali da effettuare e la relativa meccanizzazione; la densità di 
impianto; il turno di taglio; l’orizzonte temporale; i fabbisogni idrici e il materiale di 
propagazione. 
Nel quarto capitolo sono esaminati i due campi sperimentali oggetto di studio dal 
punto di vista delle lavorazioni agricole effettuate e degli LCA o cicli di vita degli 
scenari colturali presenti in tali campi, realizzati tramite il software SimaPro; inoltre 
sono valutati a tal proposito altri scenari colturali possibili, tra i quali sono 
presentati alcuni concernenti colture standard quali mais, girasole e tabacco. E’ 
Introduzione
 
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quindi descritto il software SimaPro, le condizioni su cui si basa e il metodo 
Econindicator 99. 
Nel quinto capitolo è effettuato per ogni scenario colturale esaminato nel capitolo 
4, sia il bilancio economico sia la valutazione di impatto ambientale in termini di 
punteggio singolo, tramite Ecoindicator 99, condotta sia dal punto di vista 
dell’intero scenario che processo agricolo. In questo modo è stato possibile 
effettuare un raffronto tra le colture SRF e le colture standard considerate, sia dal 
punto di vista economico che dal punto di vista dell’impatto ambientale e valutare 
quale sia lo scenario colturale più conveniente da entrambi i punti di vista. Infine è 
stata realizzata una classifica degli scenari colturali. 
 
Capitolo 1- Energia da biomassa
 
 
 
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CAPITOLO 
1. 
 ENERGIA DA BIOMASSE 
1.1 INTRODUZIONE 
Il consumo di energia, fattore essenziale nello sviluppo economico, è direttamente 
proporzionale al livello sociale ed economico di un paese; questo comporta che le 
nazioni industrializzate consumino maggiore energia rispetto a quelle in via di 
sviluppo o ancor di più del Terzo Mondo. E’ pertanto necessario seguire nella 
gestione del settore energetico un differente approccio da quello fino ad ora 
perseguito, e in questo ambito emerge il concetto di sviluppo sostenibile. La 
ragione di questo cambiamento sta nel fatto che l’aumento dei consumi di 
combustibili fossili, dovuto al crescente sviluppo della popolazione ed alla 
crescente industrializzazione, genera gravi problemi a livello sociale, politico ed 
ambientale, tra i quali l’effetto serra e l’inquinamento a livello locale e globale; si 
deve inoltre considerare che le risorse naturali quali l’acqua,  i terreni, le foreste ed 
i minerali, così come i combustibili fossili, sottoforma di petrolio, carbone e gas, 
non sono inesauribili e che il progressivo sviluppo porta ad un uso sproporzionato 
di essi.  
E’ per questo che si deve mirare ad uno sviluppo sostenibile, definito dalla World 
Commission on Enviroment and Development come: uno sviluppo che risponda 
alle necessità del presente senza compromettere la capacità delle generazioni 
future di soddisfare le proprie esigenze. Il concetto di sviluppo sostenibile 
comporta anche un miglioramento della qualità della vita per tutti i cittadini del 
mondo [1]. Al fine di perseguire una nuova politica energetica sostenibile si deve 
incrementare il risparmio energetico e promuovere l’impiego di fonti di energia 
Capitolo 1- Energia da biomassa
 
 
 
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rinnovabili, in particolare della biomassa, sviluppando tecnologie di conversione 
più efficienti. 
1.2 LE FONTI RINNOVABILI DI ENERGIA 
Per fonti rinnovabili di energia o RES (Renewable Energy Sources) si intende una 
qualsiasi fonte energetica che si rigenera almeno alla stessa velocità con cui la si 
usa [1], ovvero quelle fonti che, a differenza dei combustibili fossili e nucleari, 
destinati ad esaurirsi in un periodo di tempo finito, possono essere considerate 
virtualmente inesauribili,  per lo meno su scala umana, in quanto hanno tempi 
caratteristici di riproduzione paragonabili con quelli del loro consumo. Sono 
definite tali: l’energia idraulica, solare, eolica, geotermica, delle onde, delle correnti 
e la biomassa.  
Il loro maggior vantaggio deriva dalla disponibilità ubiquitaria e dal minor impatto 
ambientale rispetto alle fonti fossili, soprattutto per quanto riguarda le emissioni di 
gas serra; infatti la combustione dei combustibili fossili produce emissioni di 
inquinanti quali polveri, ossidi di zolfo, di azoto e di carbonio. Per quanto riguarda 
le polveri, gli ossidi di azoto e di zolfo esistono tecnologie che ne limitano la 
produzione, ciò invece non accade per l’anidride carbonica, principale 
responsabile dell’effetto serra. 
Nonostante i vantaggi che esse possiedono e il loro elevato potenziale, le RES 
contribuiscono solo in piccola parte al panorama energetico e i combustibili fossili 
continuano ad essere la fonte primaria di energia utilizzata a livello mondiale. Ciò 
è dovuto principalmente al basso costo del petrolio e dei suoi derivati e alla 
difficoltà di realizzare impianti per lo sfruttamento delle energie alternative. Si deve 
quindi il più possibile promuovere l’uso delle fonti energetiche rinnovabili, le quali 
possono realmente contribuire al raggiungimento degli obiettivi stabiliti dalla 
diplomazia mondiale tramite il protocollo di Kyoto (1997) [2] e il Libro Bianco 
(1999) [3], in seguito alle numerose conferenze internazionali [4] note come COP 
(Conference of the Parties), quali: 
 
  1992 Rio de Janeiro, Prima Conferenza mondiale sullo sviluppo 
sostenibile, nasce la Convenzione quadro sui mutamenti climatici, la quale 
pone come obiettivo la riduzione della  concentrazione in atmosfera di CO
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fino ad un valore pari a 550 ppm; 
Capitolo 1- Energia da biomassa
 
 
 
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  1995 Berlino, Prima conferenza delle Parti (COP 1) tra coloro che hanno 
sottoscritto la Convenzione, ha lo scopo di fissare gli obiettivi da 
raggiungere in termini di emissioni; 
  1996 Ginevra, Seconda conferenza delle Parti (COP 2) permette di 
eliminare alcuni dei vincoli imposti dagli Stati Uniti e che hanno comportato 
un esito poco soddisfacente della conferenza di Berlino; 
  1997 Kyoto, Terza conferenza delle Parti, viene adottato un Protocollo 
secondo il quale i paesi industrializzati si impegnano a ridurre, per il periodo 
2008-2012,  il totale delle emissioni di gas ad effetto serra almeno del 5% 
rispetto ai livelli del 1990. In particolare l’Europa deve ridurre le emissioni 
dell’8% rispetto ai livelli del 1990; 
  2004 Buenos Aires si stabilisce che il Protocollo di Kyoto entrerà 
legalmente in vigore il 16 febbraio 2005. Le questioni riguardanti la gestione 
del Protocollo di Kyoto, così come le verifiche ed i controlli sulla sua 
attuazione, saranno prese in carico dalla COP-MOP (l'organo supremo di 
amministrazione e gestione del Protocollo), che si riunirà per la prima volta 
dal 7 al 18 novembre 2005 in Canada. 
 Altro documento di fondamentale importanza concernente la valorizzazione 
energetica delle fonti rinnovabili è rappresentato dal Libro Bianco [3], il quale è 
stato approvato in Italia il 6 agosto del 1999 dal Comitato Interministeriale per la 
Programmazione Economica (CIPE). E’ un documento di indirizzo del governo in 
materia di politica energetica del Paese nel settore delle fonti energetiche 
rinnovabili,  anche in relazione alla riduzione delle emissioni di gas serra e alla 
progressiva introduzione delle fonti rinnovabili nel mercato, e individua obiettivi, 
strategie e progetti necessari per ottenere le riduzioni di emissioni di gas serra 
previste dalla delibera CIPE sugli impegni del post-Kyoto. La realizzazione degli 
obiettivi del Libro Bianco è demandata alla Commissione del CIPE per lo sviluppo 
sostenibile. Il documento prevede, al 2008-2012, incrementi di produzione di 
energia elettrica da fonti rinnovabili pari a circa 6,5 Mtep (milioni di tonnellate 
equivalenti di petrolio) ed incrementi di produzione di energia termica pari a circa 2 
Mtep. Il totale delle emissioni di CO
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 risparmiata è valutato complessivamente in 
circa 24 milioni di tonnellate; è necessario inoltre tener presente che lo 
Capitolo 1- Energia da biomassa
 
 
 
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sfruttamento delle RES contribuisce a ridurre la dipendenza dalle importazioni di 
energia (i paesi dell’UE importano attualmente il 50% dell’energia) e a creare posti 
di lavoro. Tra le RES analizziamo in particolare la biomassa e il suo ruolo 
nell’ambito energetico. 
1.3 LA BIOMASSA   
La biomassa consiste in materia organica vegetale o animale, principalmente 
ottenuta dalla raccolta e dalla lavorazione delle colture agricole e forestali. 
Potatura, paglia, tagli forestali, residui delle produzioni alimentari, rifiuti del verde 
urbano e residui dell’industria del legno ne sono alcuni esempi; tutti questi prodotti 
organici sono principalmente derivanti da attività agro-forestali ed il loro potere 
calorifico è pari a circa un terzo di quello del petrolio, ma la loro disponibilità è 
maggiore in natura di quella dei combustibili fossili [5]. La biomassa è in grado di 
accumulare l’energia solare, in quanto le piante convertono la CO
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atmosferica in 
materia organica tramite il processo di fotosintesi, che consiste nella 
trasformazione di acqua, anidride carbonica ed energia solare in carboidrati ed 
ossigeno. In tale processo circa il 20% dell’energia si perde per fenomeni di 
riflessione o cattivo assorbimento dovuto alla densità del fogliame.  
 
1.3.1 TIPOLOGIE DI BIOMASSE 
Le principali tipologie di biomasse [4] comunemente impiegate a fini energetici 
sono: 
  le colture energetiche (dedicate) sia arboree, come il Pioppo e la Robinia, 
che erbacee, come la canna comune; 
  i residui agricoli, agroindustriali, artigianali, industriali, costituiti ad esempio 
da sanse, vinacce, noccioli, lolla di riso provenienti dall’industria alimentare 
e da scarti dell’industria del legno come corteccia e truciolato; 
  i residui forestali e altri prodotti ligneo-cellulosici puri.