Valutazione della sostenibilità dell'auto-approvvigionamento di carburanti agricoli nella Pianura Grossetana

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20% dei consumi energetici, con target specifici per i diversi Paesi membri. Alla 
realizzazione di detti obiettivi dovrebbero concorrere i biocarburanti, per i quali in 
sede europea si sono stabiliti in precedenza, con la Dir. 30/2003, gli obiettivi di 
miscelazione ai carburanti fossili tradizionali: il 5,75% entro il 2010 ed il 10% entro 
il 2020 (percentuali sul tenore energetico). La Commissione Europea riporta sul suo 
sito istituzionale, nella pagina dedicata alla strategia europea per i biocarburanti, che 
“l'UE sta sostenendo i biocarburanti con l'obiettivo di ridurre le emissioni di gas 
serra, incentivare la decarbonizzazione dei combustibili per trasporto, diversificare le 
fonti di approvvigionamento, offrire nuove opportunità di guadagno nelle zone rurali 
e sviluppare sostituti a lungo termine per il petrolio”. La principale obiezione nei 
confronti degli obiettivi di miscelazione UE è quella di essere irrealistici nei 
confronti delle superfici agricole richieste, obbligando quindi ad un aumento 
dell’impatto ambientale delle coltivazioni, alla contrazione delle colture food con cui 
vi sarebbe competizione per le superfici, nonché ad un ampio ricorso 
all’importazione, con diminuzione della convenienza energetica globale. Viceversa, 
altre posizioni riportano che utilizzare la superficie europea destinata al set aside 
sarebbe già di per sé un contributo, senza considerare che l’Europa è e rimane al 
momento eccedentaria nella produzione di molte derrate alimentari. 
Le biomasse da energia rivestono un notevole interesse per la loro diffusione, 
praticamente ubiquitaria, e per la maturità di molte delle tecnologie di sfruttamento 
disponibili. Molti Autori vedono nella generazione diffusa da diverse fonti 
rinnovabili una caratteristica fondante del futuro energetico dell’umanità 
(Ackermann, et al.,  2001; Pepermansa, et al.,  2005; Rifkin, 2002; Bonari & Venturi, 
2003). Esistono però notevoli limitazioni legate alla varietà e qualità delle biomasse 
disponibili, in relazione al loro costo economico, energetico ed ambientale. La 
conversione dei combustibili di origine biologica in biocarburanti è un processo che 
agevola enormemente l’utilizzazione delle biomasse, semplificando le necessità 
impiantistiche per l’utilizzazione energetica finale. In questo ci si aspetta di ricevere 
un aiuto dai cosiddetti biocarburanti di seconda generazione, non più ricavati dalla 
piccola parte raccolta della biomassa prodotta da poche colture, bensì ottenuti da 
biomasse “povere” ad uso prettamente no food, in grado quindi di accrescere la 
produzione energetica per unità di superficie o per unità di energia spesa. In questi 
termini infatti il confronto è meno favorevole per le colture oleaginose, amilacee e 
zuccherine, nei confronti di colture ligno-cellulosiche o dell’impiego di residui 
colturali e di altro tipo, la cui conversione energetica però è meno agevole. Anche la 
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problematica della scala degli impianti di conversione energetica delle biomasse è 
importante, in virtù delle superfici coinvolte e delle necessità di trasporto richieste 
dai grandi impianti, quando invece la distribuzione capillare delle biomasse ben si 
adatterebbe ad impianti piccoli e alla generazione diffusa sul territorio. Certo, per i 
piccoli impianti si pongono problemi di efficienza energetica, ad esempio nella 
trasformazione termo-elettrica, oltre che di scala economica e di tipo 
dell’imprenditoria coinvolta. Questi impianti però consentono di ampliare il ruolo 
dell’agricoltura, in difficoltà nei confronti della produzione di biocombustibili su 
vasta scala che richiede materie prime a prezzi non remunerativi sui nostri mercati 
(Radice Fossati, 2008). Il ruolo di piccolo produttore energetico dà al comparto 
agricolo la possibilità di ottenere incentivi per la produzione di energie rinnovabili, 
favorendo l’associazione tra operatori agricoli e di altri settori, diversificando le fonti 
di reddito e dando la possibilità di produrre con minori costi, con ricadute positive 
anche sulla conservazione del suo indispensabile ruolo di produzione alimentare. 
Non si tratta quindi solo di un fatto strettamente economico, viste le influenze su 
numerosi altri aspetti: non ultimi quelli sociali, la preservazione di una popolazione 
rurale attiva, le economie locali, l’azione di presidio territoriale, la cui rilevanza 
crescerebbe all’aumentare del rischio di eventi meteorologici estremi, dissesto 
idrogeologico, incendi, come descritto dagli scenari di global warming. 
E’ anche con queste premesse che in questa tesi si indaga l’utilizzo a scopo agricolo 
di biocarburanti provenienti dall’agricoltura stessa. Se è vero che le agroenergie in 
generale promettono di portare diversi benefici all’agricoltura e al territorio, è anche 
vero che uno dei benefici più immediati e diretti è la disponibilità stessa di carburanti 
da utilizzare in loco. Questa possibilità è stata considerata con lo scopo di ridurre la 
dipendenza dagli idrocarburi fossili e di risparmiare sugli elevati costi di questi, che 
in agricoltura vanno ad incidere direttamente e pesantemente sul costo di produzione 
delle diverse colture (Worldwatch Institute, 2007). L’auto-approvvigionamento di 
carburanti potrebbe costituire un’utile integrazione alle attività agricole tradizionali, 
in grado di produrre un beneficio economico, oltreché ambientale, riconoscibile e 
quantificabile. Tutto questo deve però necessariamente interfacciarsi con la 
valutazione della disponibilità delle risorse agricole e naturali, degli impatti 
ambientali, nonché con le specifiche esigenze tecniche e tecnologiche di quella che, a 
tutti gli effetti, nonostante l’utilizzo di colture tradizionali come il girasole, deve 
considerarsi una nuova filiera. 
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Capitolo 1 – Inquadramento teorico 
 
1.1 Biomasse, biocombustibili, biocarburanti 
Il termine biomassa riunisce materiali di natura anche molto diversa tra di loro, che 
quindi differiscono per caratteristiche fisiche, chimiche, per origine, e 
conseguentemente interesse tecnologico e tecnologia d’impiego. La biomassa 
rappresenta una forma di intercettazione dell’energia solare, accumulata come 
energia chimica in macromolecole; è risorsa rinnovabile a condizione che la velocità 
d’impiego non superi quella di rigenerazione, ma anche che l’energia spesa per il suo 
sfruttamento non superi l’energia ottenuta. In Italia il D.Lgs. 387/2003 recepisce la 
Dir. 2001/77/CE sulla promozione dell’energia elettrica prodotta da fonti rinnovabili 
e dà di biomassa la seguente definizione: “la parte biodegradabile dei prodotti, rifiuti 
e residui provenienti dall’agricoltura (comprendente sostanze vegetali ed animali) e 
dalla silvicoltura e dalle industrie connesse, nonché la parte biodegradabile dei rifiuti 
industriali ed urbani.” Si può quindi dire che è biomassa tutto ciò che ha matrice 
organica, eccezion fatta per i materiali completamente sintetici e di origine fossile.  
Le biomasse subiscono processi che le rendono idonee all’utilizzazione energetica 
vera e propria oppure che le trasformano direttamente in energia. La trasformazione 
in diversi prodotti energetici è volta a conferire loro caratteristiche fisiche e chimiche 
idonee all’impiego negli impianti esistenti. In linea generale i processi di utilizzo 
delle biomasse possono essere ricondotti a due categorie: i processi di conversione 
chimica o biochimica (filiere “fredde”), che permettono di ricavare prodotti 
energetici attraverso processi fisici, reazioni chimiche o biochimiche svolte in 
condizioni strettamente controllate; i processi di conversione termochimica (filiere 
“calde”), che vertono sull’azione fisica del calore. Altri Autori distinguono invece tra 
conversioni termochimiche, biologiche e fisiche, includendo nelle prime processi 
vari, dalla combustione alla transesterificazione degli oli, e specificando l’assenza di 
trasformazioni chimiche e dell’azione termica per prodotti quali gli oli vegetali puri 
ottenuti per spremitura, che sono quindi frutto di semplice conversione fisica 
(Candolo, 2005).  
Le principali caratteristiche fisiche delle biomasse sono l’umidità e la densità. Questi 
due fattori, assieme alla composizione chimica del materiale, ne determinano infatti 
il potere calorifico. Questo è vero soprattutto per i biocombustibili solidi, perché i 
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biocombustibili liquidi sono anidri o comunque in essi l’acqua non è un parametro 
tecnologico variabile, come nell’alcool etilico azeotropo che è costituito da acqua e 
alcool in rapporto fisso di circa 95:5.  
I prodotti di combustione contengono comunque acqua allo stato di vapore; ciò 
implica l’esistenza di due valori di potere calorifico, con differenza dovuta al calore 
latente di evaporazione: il Potere Calorifico Inferiore (PCI) o Lower Heating Value, 
ed il Potere Calorifico Superiore, (PCS) o Higher Heating Value. E’ il PCI il 
parametro più indicativo, perché rappresenta l’effettiva parte di calore utilizzabile, 
visto che alle temperature dei prodotti di combustione l’acqua resta vapore e non può 
cedere il suo calore latente alla macchina termica interessata.  
Si possono avere indicazioni sulle proprietà di ogni biocombustibile già dal rapporto 
tra i contenuti dei vari elementi: in generale un alto contenuto in C ed H avvicina il 
biocombustibile alla composizione chimica degli idrocarburi e conferisce un elevato 
potere calorifico; viceversa, alti contenuti di N, O, elementi minerali deprimono il 
potere calorifico ed hanno connessioni con il livello di inquinanti prodotti (APAT, 
2003). Un più alto tenore di O, caratteristico di bioetanolo e biodiesel rispetto ai 
corrispondenti carburanti fossili, diminuisce la presenza di sostanze inquinanti 
derivanti da incompleta ossidazione del combustibile (quali CO, idrocarburi) perché 
favorisce appunto lo combustione completa, ma accresce così l’emissione di NOx, la 
cui produzione è facilitata dalle alte temperature raggiunte. Anche nella 
composizione chimica, oltre che nello stato fisico, risiedono motivi che rendono 
meno facile la combustione delle biomasse solide piuttosto che liquide: lo zolfo, 
praticamente nei biocarburanti, non solo costituisce un potenziale inquinante in virtù 
della sua ossidazione ad SO2, ma assieme al cloro e ad alcuni elementi e composti 
presenti nelle ceneri (potassio, silice) è anche causa di deterioramento degli impianti.  
Nella normativa nazionale, il DPCM “Combustibili” dell’8 marzo 2002 specifica le 
fonti ammesse come materia prima per la produzione di biocombustibili, visto che 
per la precisione regola la “disciplina delle caratteristiche merceologiche dei 
combustibili aventi rilevanza ai fini dell’inquinamento atmosferico […]”. Un 
sottoinsieme dei biocombustibili è quello dei biocarburanti, definiti nella già citata 
Dir. 30/2003: un biocarburante è “un carburante liquido o gassoso per i trasporti 
ricavato dalla biomassa”. In generale, la loro peculiarità è quella di poter essere 
utilizzati per l’alimentazione di motori a combustione interna, ma non 
necessariamente per l’autotrazione (AA.VV., 2007). Il termine “biocarburante” si 
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dovrebbe quindi ritenere poco corretto in sé, perché riferendosi al processo di 
carburazione vincola la parola alla funzione di sostituzione, surrogazione di benzina 
e gasolio; va meglio nel mondo anglosassone, dove è in uso il termine “biofuels for 
transport”, letteralmente “biocombustibili per il trasporto” (Riva, et al.,  2008). Resta 
il fatto che il legame con il settore dei traporti è il principale, e vanta pure origini 
storiche se si pensa che il primo motore concepito da Rudolf Diesel era pensato per 
funzionare con olio di arachidi (Valentini, 2008; Worldwatch Institute, 2007), o che 
la storica Ford T, prima automobile prodotta in serie, era inizialmente progettata per 
funzionare con etanolo di origine biologica (Worldwatch Institute, 2007).  
 
1.2 I biocarburanti di prima e di seconda generazione 
Come già accennato, i biocarburanti si distinguono in due categorie a seconda dello 
stato di maturità delle tecnologie di produzione: biocarburanti di prima e di seconda 
generazione. Sono biocarburanti di prima generazione sostanzialmente quelli ottenuti 
da coltivazioni convenzionali, alimentari o no food. Si distinguono colture 
saccarifere, amilacee, oleaginose. Tra questi carburanti si annoverano generalmente 
il biodiesel, gli oli vegetali puri, il bioetanolo, ma secondo alcuni Autori vi si 
dovrebbero ascrivere anche il biogas e l’antidetonante bio-ETBE (etil-ter-butil-etere), 
che per il 47% sul contenuto energetico deriva dal bioetanolo (AA.VV., 2007). Alla 
definizione di cui sopra, secondo cui i biocarburanti di prima generazione derivano 
da prodotti di comuni colture convenzionali, sfugge almeno in parte il bio-ETBE, 
derivato di sintesi dei biocarburanti. Anche il biogas rifugge almeno in parte questa 
definizione, in quanto derivato da digestione anaerobica, tipicamente di rifiuti solidi 
urbani o di liquami zootecnici coadiuvati da energy crops. Per questa ragione, 
saranno a seguire esclusi dalla trattazione. 
Il biodiesel è costituito da una miscela di esteri metilici prodotti per 
transesterificazione di oli, ossia grassi, di origine vegetale o animale. E’ 
caratterizzato da: un elevato PCI (circa 37 MJ/kg), solo di poco inferiore al gasolio 
tradizionale (42 MJ/kg); un numero di cetano più alto, il che comporta un migliore 
comportamento in termini di prontezza di accensione, parametro fondamentale nei 
motori a ciclo Diesel; più alto flash point o temperatura di infiammabilità, il che 
implica maggiore sicurezza nella manipolazione; maggiore viscosità cinematica (5,1 
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contro 2,6 cSt). Il gasolio è sostituibile con biodiesel in quantità di 1 kg contro 1,13 
kg rispettivamente, per via del potere calorifico lievemente più basso.  
Alle nostre latitudini le colture dedicate più idonee sono al momento il girasole, il 
colza, la soia, ma è la palma da olio la coltura quantitativamente più importante a 
livello mondiale. Le oleaginose più importanti in Italia sono nettamente le prime due, 
vista la bassa resa in olio della soia, coltura che finora ha visto i suoi destini legati 
soprattutto alla sua produzione proteica piuttosto che quella oleica. L’Italia si segnala 
attualmente per essere il terzo produttore europeo di biodiesel, con 447.000 
tonnellate del 2006, a fronte delle 396.000 del 2005 e contro gli oltre 4 milioni di 
tonnellate in Europa, di cui più della metà provenienti dalla Germania. L’aspetto 
della provenienza delle materie prime per biocarburanti trasformate in Italia sarà 
discusso a seguire. 
Ad oggi il biodiesel è impiegato comunemente in miscele al 5% in volume (v/v) con 
il gasolio senza particolari accorgimenti motoristici, anche se ad esempio in 
Germania si arriva a livello commerciale già a miscele B20 (biodiesel 20%) sempre 
in motori non modificati. I motori predisposti possono usare il B100, che però può 
andare incontro a biodegradazione, ragion per cui si sta diffondendo il B99 
contenente l’1% di gasolio in grado di garantire conservabilità.  
Il bioetanolo è alcool etilico ottenuto dalla fermentazione di zuccheri semplici o di 
carboidrati complessi previa idrolisi enzimatica. E’ in grado di sostituire la benzina 
nei motori a ciclo Otto, ma la sperimentazione motoristica sta andando nella 
direzione di un suo utilizzo anche in motori a ciclo Diesel. Se in questi ultimi è la 
capacità di pronta accensione del carburante a dover essere privilegiata, per i motori 
a benzina un parametro qualitativo importante è al contrario il potere antidetonante, 
espresso dal numero di ottano che nell’etanolo è più alto che nelle benzine di origine 
fossile. Se per questo ed altri motivi l’etanolo è migliore della benzina nei confronti 
dei motori già esistenti, per altre ragioni rimane svantaggiato: il PCI è infatti 
nettamente inferiore (27 MJ/kg contro 44), al punto che 1,67 kg di bioetanolo ne 
rimpiazzano soltanto 1 di benzina; il flash point è più basso, il che pone maggiori 
problemi di sicurezza (AA.VV., 2007).  
Per la produzione di questo tipo di biocarburante le colture più interessanti 
nell’immediato sono le saccarifere e le amilacee, quali barbabietola da zucchero, 
mais, cereali autunno-vernini, sorgo zuccherino, ma si utilizzano anche i residui 
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agroindustriali, quali le eccedenze destinate alla distillazione obbligatoria ai sensi 
dell’art. 30 del Reg.CE 1493/1999 (vino, materie vinose, frutta). Nel mondo le specie 
alcoligene più coltivate sono il mais e la canna da zucchero; in Italia l’attuale, scarsa 
produzione di bioetanolo si deve pressoché esclusivamente ai residui agroindustriali.  
Nei motori più comunemente diffusi la miscelazione dell’etanolo con la benzina in 
percentuali dell’ordine del 5% v/v non comporta problemi. In alcuni Paesi, anche 
europei, esistono miscele E20 per motori modificati flex fuel, che tecnicamente sono 
in grado di accettare miscele fino ad E80-E85. L’alcool etilico ha problemi di 
miscelazione con la benzina se idrato, quindi a questo scopo si fa generalmente 
ricorso al bioetanolo anidro, cioè alcool etilico assoluto. E’ possibile utilizzare 
direttamente il bioetanolo azeotropo, detto E100, soluzione adottata tipicamente in 
Brasile. 
Di fatto una percentuale di miscelazione attorno al 5%, che è quella prevalente in 
Europa, rende il biodiesel ed il bioetanolo degli additivi che migliorano le proprietà 
dei carburanti tradizionali. Da ricordare inoltre che la percentuale-obiettivo del 
5,75% di biocarburanti in miscela entro il 2010 è riferita al titolo energetico, e non al 
volume come quelle delle miscele commerciali. Il legislatore italiano ha recepito tale 
direttiva, seppur abbassandone gli obiettivi, attraverso il D.Lgs. 128/2005 (1% a fine 
2005; 2,5% a fine 2010); successivamente la legge 81 dell’11 marzo 2006 di 
conversione del D.L. n. 2 del 10 gennaio 2006 ha invece stabilito nell’art 2-quater 
che la proporzione di biocarburanti deve aumentare dell’1% l’anno fino al 2010 
rispettando così pienamente la direttiva. Il D.Lgs. 128/2005 di fatto consente per il 
momento la miscelazione di biocarburanti ai carburanti tradizionali in rete solo fino 
al 5%, ammettendo che percentuali superiori si raggiungano fuori dalla rete.  
I biocarburanti di seconda generazione necessitano di soluzioni tecniche ancora da 
perfezionare o sperimentare, sono in fase pre-competitiva o di primissima 
introduzione sul mercato, con alcuni esempi in tal senso in Brasile e Finlandia (Riva, 
Foppa Pedretti, & Toscano, 2008). In particolare interessa l’origine da biomasse 
residuali o da colture dedicate ligno-cellulosiche no food, che costano meno energia, 
consentono alte rese areiche e sono prodotte con minor impatto ambientale. I 
carburanti sono ottenibili per conversione termochimica, come il syngas, il bio-olio o 
olio di pirolisi e indirettamente il bioidrogeno, il biometanolo, il diesel Fischer-
Tropsch o FT-diesel; oppure per conversione biochimica, come il bioidrogeno, ma 
soprattutto il bioetanolo. Questi processi si indicano anche con il termine biomass to 
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liquid/gas to liquid (BTL-GTL) o, più semplicemente, come synfuels. Bisogna 
accennare anche ad un'altra possibilità investigata dalla ricerca nel settore, i 
biocarburanti provenienti da coltivazione di microalghe. In generale, i synfuels hanno 
proprietà molto flessibili e quindi grande adattabilità ai motori attuali,  visto che sono 
prodotti sinteticamente e quindi che cambiando parametri quali pressione, 
temperatura e catalizzatori nei processi di sintesi e di raffinazione si possono 
modulare le diverse caratteristiche (AA.VV., 2007), (CIPA.AT, 2005). I carburanti 
ottenuti per conversione termochimica hanno lo svantaggio di richiedere, dopo il 
costo energetico sostenuto per gassificare la biomassa (ottenendo il primo anello 
della catena, il syngas), ulteriori costi per la sua purificazione (per il bioidrogeno) e 
trasformazione (reazioni endotermiche per produrre metanolo e per il processo  di 
Fischer-Tropsch); in più, per l’idrogeno persiste una certa immaturità tecnologica. 
 Le aspettative maggiori sono quindi riposte ancora sugli analoghi di gasolio e 
benzina provenienti da processi innovativi, in grado di alleviare molte delle 
problematiche sollevate dall’utilizzazione su vasta scala dei biocombustibili di prima 
generazione. In particolare, analisi del comparto al giorno d’oggi suggeriscono che 
sarà il bioetanolo ad avere il maggiore potenziale di sviluppo, avvantaggiato da rese 
areiche più alte sia delle colture alcoligene propriamente dette, che soprattutto delle 
ligno-cellulosiche che in un futuro sarà possibile sfruttare, assieme ai residui 
agroforestali (Gruppo2013, 2009). 
 
1.3 Gli oli vegetali 
1.3.1 Specie oleaginose e caratteristiche generali degli oli 
Gli oli vegetali come biocarburanti sono entrati nella legislazione italiana per la 
prima volta con il D.Lgs. 30 maggio 2005 n° 128 che, recependo la Dir. 30/2003/CE, 
ne dà definizione ai sensi di legge: 
• “Olio vegetale puro: olio prodotto da piante oleaginose mediante pressione, 
estrazione o processi analoghi, greggio o raffinato ma chimicamente non 
modificato, qualora compatibile con il tipo di motore usato e con i 
corrispondenti requisiti in materia di emissioni”. 
Con il termine oli vegetali puri (crude vegetable oils, spesso abbreviato come CVO) 
si intendono quindi gli oli prodotti dai semi oleosi mediante estrazione fisica o 
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chimica, ma comunque chimicamente non modificati. Questo rimanda 
immediatamente ad una loro più immediata disponibilità e facilità di ottenimento, in 
termini sia economici che energetici. Alcuni parametri qualitativi significativamente 
peggiori rispetto al gasolio e al biodiesel pongono però dei limiti al loro utilizzo 
diretto come carburanti.  
Il PCI ha un range di variabilità ridotto tra gli oli vegetali di diversa origine (36÷39 
MJ/kg), mantenendosi prossimo a quello del biodiesel (37 MJ/kg) e quindi di poco 
inferiore a quello del gasolio, tanto che il coefficiente di conversione olio-gasolio è 
di 1,13 come per il biodiesel. Gli oli hanno però minore prontezza all’accensione, 
evidenziata dal più basso numero di cetano, il che fa sì che si tenda 
preferenzialmente ad utilizzarli in motori a basso numero di giri (Diesel “lenti”) 
riducendo così gli inconvenienti.  
I problemi maggiori sono dati da: 
• elevata viscosità cinematica (30÷40 cSt, con variabilità tra le diverse 
oleaginose); 
• alti punti di intorbidamento e di scorrimento, parametri tecnici 
determinati ai sensi delle ISO 3015 e 3016 e che esprimono la 
limitazione d’uso nei mesi invernali (il punto di intorbidamento è la 
temperatura a cui compaiono formazioni solide, ed è di -3÷7°C contro 
i -17°C del gasolio); 
• più alto numero di iodio, peraltro simile a quello del biodiesel, dovuto 
al notevole livello di insaturazione dei grassi vegetali; causa nei 
motori la formazione di gomme che possono causare deterioramento 
delle parti meccaniche. 
L’utilizzo dell’olio vegetale come carburante ha suscitato tempo addietro un certo 
scalpore in Italia e non solo, avviando una stagione “pionieristica” fatta spesso di 
sperimentazioni casalinghe (illegali e tecnicamente rischiose) da parte di singoli 
consumatori in nome della lotta al caro-vita e al caro-petrolio. Negli anni 2000-2001 
si è segnalato un cospicuo movimento sostenuto da Jacopo Fo che ha sollevato 
polemiche nei confronti della autorità italiane, ritenute in colpevole ritardo rispetto 
ad altri Paesi come la Germania, nel favorire la diffusione di biodiesel ed oli vegetali 
(in particolare di colza) come biocarburanti.