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L’ENERGIA DEL FUTURO
UN RIMEDIO NATURALE ALL’UTILIZZO UN RIMEDIO NATURALE ALL’UTILIZZO DEI COMBUSTIBILI FOSSILIDEI COMBUSTIBILI FOSSILI
Luca Beltrami 5smA
Daniele Caminati 5smB
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I COMBUSTIBILI FOSSILI
• PETROLIO• CARBONE• GAS NATURALE
Vantaggi• Compatti• Facilmente trasportabili
e stoccabili• Utilizzabili con
macchine semplici• Bassi costi
Svantaggi• Pericolosi per la salute
e l’atmosfera• Non rinnovabili
Origine: dai resti delle sostanze organiche sottoposte ad alte pressioni e temperature
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PETROLIO• Estratto dagli strati
superficiali della crosta terrestre
• Composizione: idrocarburi lineari, ramificati e aromatici, composti dell’O, S, N e metalli
• Trasformato tramite distillazione in combustibili, asfalti, bitumi, paraffina ecc.
• Riserve disponibili per altri 40 anni
• Impatti ambientali: da esplorazione sismica, scarti, estrazione in mare, consumo
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CARBONE
• Estratto da miniere anche a cielo aperto
• Composizione: carbonio, idrocarburi, composti dello S e metalli
• Trasformato in gas o liquefatto per trasportarlo
• Utilizzato come combustibile pronto all’uso
• Riserve disponibili per 300 anni
• Impatti ambientali: da smaltimento sostanze filtrate, CO2, anidride solforosa, As, Hg, U e altri isotopi radioattivi
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GAS NATURALE
• Estratto solitamente insieme al petrolio
• Composizione: idrocarburi lineari fino a 4 atomi di C, solfuro d’idrogeno, Hg
• Trasportato tramite gasdotti o conservato in bombole
• Utilizzato come combustibile o per produrre elettricità
• Riserve disponibili per 60 anni
• Impatti ambientali: da diminuzione della pressione nel pozzo, CO2, CO, O3, ossidi di azoto
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IL PROTOCOLLO DI KYOTO• Sottoscritto da 160 paesi nel 1997• Entrato in vigore il 16 febbraio 2005• Obbiettivo: ridurre le emissioni di almeno il 5,2%
dal 2008 al 2012
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LE ENERGIE RINNOVABILI
• EN. IDROELETTRICA• EN. GEOTERMICA• EN. SOLARE• EN. EOLICA• EN. DA BIOMASSE
Vantaggi• Non inquinano• Alcune prodotte in
impianti domestici
Svantaggi• Non possono soddisfare
tutto l'attuale fabbisogno energetico del pianeta (in Italia il 15,2% della richiesta)
Si rigenerano nella scala dei tempi umani
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ENERGIA IDROELETTRICA
• Dal movimento di masse d’acqua con dighe o condotte forzate
• Centrali a salto o ad acqua fluente
• Sfruttano l’induzione elettromagnetica con un alternatore collegato alle turbine
• Per immagazzinare energia centrali di pompaggio
• La costruzione di dighe può provocare lo sconvolgimento dell'ecosistema della zona
• 12,6% del fabbisogno energetico italiano
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ENERGIA GEOTERMICA
• Dai vapori provenienti dalle sorgenti d'acqua calda del sottosuolo
• +3°C per ogni 100m di profondità nella crosta terrestre o da fenomeni vulcanici o tettonici
• Per produrre energia elettrica tramite turbine o per il riscaldamento tramite tubature
• Sfruttano l’induzione elettromagnetica con un alternatore collegato alle turbine
• Immissione di acqua fredda in profondità per avere vapore costante
• Problemi da impatto paesaggistico e odore
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ENERGIA SOLARE
• Dall’irraggiamento del sole
• Produzione da pannelli solari, a concentrazione o fotovoltaici
• Per riscaldamento o per alimentare dispositivi distanti dalle reti elettriche dotati di accumulatori
• Bassa efficienza e alti costi delle tecnologie
• Discontinuità nella produzione
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ENERGIA EOLICA
• Dalla conversione dell'energia cinetica del vento in energia elettrica
• Generatori eolici ad asse verticale o orizzontale
• Prima per rapporto costo/produzione
• Discontinuità nella produzione
• Impatto paesaggistico sgradevole, inquinamento acustico
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ENERGIA DA BIOMASSE
• Biocarburanti: etanolo dalla fermentazione dei vegetali ricchi di zuccheri e biodiesel dalle oleaginose
• Biocombustibili: dalla combustione diretta della biomassa
• Alcune già pronte all’uso
• Si rigenerano in tempi brevi
• L’anidride carbonica emessa viene riutilizzata dalle piante per la loro crescita
• 2-3% del fabbisogno italiano
Dalle sostanze di origine animale e vegetale non fossili
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BIOMASSE PER IL RISCALDAMENTO
• CIPPATO• PELLET• GUSCI E SEMI• MAIS
Vantaggi• Neutralità rispetto alla
CO2
• Costi contenuti• Impiego dei prodotti di
scarto agroindustriali• Sviluppo dell’economia
locale
Svantaggi• Caratteristiche non
uniformi• Stoccaggio
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IL MAIS
• Proveniente dall'America centro-meridionale
• Sia come alimento tal quale sia come ingrediente
• Utilizzato nell’alimentazione animale
• Chicchi utilizzati come combustibile
• Bruciare il mais contaminato da micotossine
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IL MAIS COME COMBUSTIBILE
67,76
120,4115,54
29,4924,34
40,95
0
20
40
60
80
100
120
140
€/MWh
Metano GPL Gasolio Legna Mais Pellet
Costo dell'energia in funzione del combustibile
Calore di combustione:
5300 kcal/kg (12% umidità)
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UNA STUFA A MAIS
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EMISSIONI DI UNASTUFA A MAIS
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ANALISI DELLE CENERI
Conducibilità: 3,36 mSVariazione di massa: -37%Titolazione acido base: 1,9x10-5 eq H+
pH: 10,37Assorbimento atomico: Mg=7,41% K=31,95%
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SOSTENIBILITÀ AMBIENTALE ED EDILIZIA
• Isolamento delle strutture
• Scambiatore di calore interrato
• Esposizione solare ottimale
• Ottimizzare l’illuminazione naturale
• Cellule fotovoltaiche per gli utilizzatori
• Utilizzare più di una fonte di energia
•Recupero di calore
•Utilizzo di ventole termostatiche
•Riscaldamento a pavimento
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CONCLUSIONI
• Mais non solo fonte di vita
• Combustibile naturale• Non inquinante• Facilmente reperibile• Bassi costi• Fertilizzante dalle ceneri
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I BIOCARBURANTI
• Sono carburanti liquidi o gassosi prodotti con materiali e residui vegetali di varia natura, come le colture agricole ed i rifiuti urbani.
• Possono sostituire, totalmente o parzialmente (come componenti di una miscela), i carburanti convenzionali nei veicoli a motore.
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TIPI DI BIOCARBURANTI
• ETBE (Etere Etil Ter Butilico)
• Biodiesel
• Biogas
• Biocarburanti da materiale forestale
• Bioetanolo
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ETBE
• E utilizzato come miscela, fino al 15%, nella benzina convenzionale.
• È meno volatile dell’etanolo.
• Ha il vantaggio di essere un composto ad elevato potere antidetonante.
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BIODIESEL
• È prodotto principalmente da piante oleaginose come la colza e il girasole.
• È utilizzato nei motori diesel, sotto forma di miscela:
• al 5% nelle autovetture;• fino al 30% negli autobus urbani;• in forma pura nei motori modificati;
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BIOGAS
• È il risultato della fermentazione anaerobica di materia organica, che produce una miscela di metano (fino al 60%) e anidride carbonica;
• È prodotto da:• Residui organici (letame);• Residui della produzione di prodotti alimentari;• Recupero dei gas di discarica;
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BIOETANOLO
• È ottenuto tramite un processo di fermentazione alcolica
C6H12O6 2CH3CH2OH + 2CO2
• Si utilizzano prodotti agricoli ricchi di carboidrati e zuccheri quali:– i cereali (mais, frumento, orzo)– le colture zuccherine (canna da zucchero, barbabietola),– frutta, vinacce e patate
• Ogni 100 Kg di cereali fermentati si ottengono circa 30 Kg di etanolo.
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DIRETTIVE COMUNITARIE …
Gli Stati membri dell’UE devono:• favorire la promozione delle fonti
rinnovabili; • ridurre le proprie emissioni di gas serra;• coprire, mediante misure fiscali, il
differenziale di prezzo tra biocarburanti e prodotti di origine fossile.
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… E NAZIONALI• Finanziarie 2001 e 2004: è stato reso
operativo il progetto per la produzione di bioetanolo;
• Finanziaria 2005: tale progetto è traslato al triennio 2005-2007;
• 11 Marzo 2006: emanata legge per l’integrazione obbligatoria del bioetanolo nelle benzine;
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I PROCESSI DI PRODUZIONE DEL BIOETANOLO
• Bioetanolo da amidi e zuccheri
• Bioetanolo da biomasse ligneo-cellulosiche
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BIOETANOLO DA AMIDI E ZUCCHERI
Operazioni da effettuare:
• Conversione materia prima in soluzione zuccherina;
• Trasformazione di questa in etanolo e CO2 (utilizzo lieviti);
• Distillazione etanolo;• Disidratazione etanolo
acquoso;
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BIOETANOLO DA BIOMASSE LIGNEO-CELLULOSICHE
• La trasformazione di biomasse ligneo-cellulosiche è più difficile rispetto a quella che utilizza amidi e zuccheri a causa dei differenti tipi di legame tra le unità di glucosio (α nell’amido, β nella cellulosa)
• Operazioni da effettuare:• Separare cellulosa e lignina tramite processo “iogen”• Idrolisi della cellulosa
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PRINCIPALI PRODUTTORI DI BIOCARBURANTI
EuropaEuropa:• BIODIESEL: Germania (50%), Francia
e Italia (da barbabietola da zucchero);• BIOETANOLO: Spagna, Polonia,
Francia, Svezia, Repubblica Ceca;Mondo:Mondo:• BIOETANOLO: Brasile (da Canna da
zucchero) e USA (da Granturco);
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UNA STORIA SVEDESE CHE STA CONTAGIANDO L’EUROPA
• SVEZIASVEZIA: ruolo guida nel rispetto dell’ambiente;
• SaabSaab: partecipa al BEST (Bioetanolo per un Trasporto Sostenibile);
SAAB BIOPOWER 100
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ESEMPIO DI IMPIANTO PER LA PRODUZIONE DI
ETANOLO IN ECUADOR
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L’incentivazione della produzione di biocombustibili potrebbe
consentire lo sviluppo industriale di paesi economicamente
svantaggiati come ad esempio l’Ecuador
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LA CANNA DA ZUCCHERO• Cellule ricche di
zucchero;• Ha bisogno di:
• Alte temperature• Molta H2O
• Fonte di bioetanolo:• Frantumazione pianta• Fermentazione zuccheri• Distillazione• Riutilizzo bagasse
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IL PROGETTOECUADOREGNO
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OBIETTIVI DEL PROGETTO
• Uso di etanolo per combattere emissioni gas inquinanti;
• Utilizzo industria dello zucchero, contribuendo anche al suo sviluppo;
• Creazione regolamento nazionale che sostenga la produzione di etanolo carburante;
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ESPORTAZIONI
Esiste la possibilità di entrare nel mercato asiatico dove il Giappone
richiede quantità significative di etanolo
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FATTORI DI REDDITO
• Commercializzazione dei sottoprodotti di produzione: alcol e melassa ;
• Cogenerazione elettrica;
• Conseguimento certificati di riduzione delle emissioni di gas inquinanti (GEI: Gas Effect Invaded);
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REDDITTIVITA DERIVANTE DALLA PRODUZIONE DI
ETANOLO
[Le seguenti somme si riferiscono ad una piantagione che produce 200.000 litri di etanolo al giorno]
![Page 42: LENERGIA DEL FUTURO UN RIMEDIO NATURALE ALLUTILIZZO DEI COMBUSTIBILI FOSSILI Luca Beltrami5smA Daniele Caminati5smB](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062512/5542eb5b497959361e8c97f2/html5/thumbnails/42.jpg)
Costo produzione etanolo al litro
materia prima $0.05
industrializzazione per litro di etanolo
$0.33
COSTO TOTALE PRODUZIONE $0.38
![Page 43: LENERGIA DEL FUTURO UN RIMEDIO NATURALE ALLUTILIZZO DEI COMBUSTIBILI FOSSILI Luca Beltrami5smA Daniele Caminati5smB](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062512/5542eb5b497959361e8c97f2/html5/thumbnails/43.jpg)
Utile mensile
Prezzo di vendita al litro accettato da PETROECUADOR
$0.60
Costo di produzione per litro $0.38
Utile per litro $0.22
Utile giornaliera riferita a 200.000 litri US $ 44.000
Utile mensile US $ 1.320.000
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Redditività totale mensile
Produzione di etanolo US $ 1.320.000
Produzione energia elettrica (15Mw ) US $ 727.500
Vendita certificati GEI US $ 83.000
TOTALE ENTRATE US $ 2.130.500
COSTI E SPESE D’INTERVENTO US $ 1.023.256
UTILE NETTO MENSILE US $ 1.107.244
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COSTO DEL PROGETTO
Il costo totale per la realizzazione dell’impianto si aggira intorno ai
72.482.203 dollari americani, ammortizzabili in 3 anni
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• Rispetto accordi della Conferenza Internazionale sul Cambio Climatico (Ecuador sottoscrittore);
• Riduzione emissioni di gas come CO e PM10;
• Limitazione uso additivi contenenti benzene (tossico per l’uomo);
• Miglioramento combustione nei motori;
Aspetti ambientali
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Il futuro dei biocarburanti: Luci ed Ombre
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I biocarburanti hanno due caratteristiche che ne favoriscono
l’adozione rapida:
• Sono utilizzabili nei motori moderni senza necessità di modifiche;
• Possono essere distribuiti avvalendosi del sistema di distribuzione esistente;
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• Sono di origine vegetale;• Basso contenuto di zolfo: azzera
emissioni di SO2;• Sono totalmente biodegradabili;• La CO2 emessa durante l’utilizzo del
combustibile è bilanciata dall’assorbimento di carbonio durante la crescita delle colture;
VANTAGGI
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• Sottraggono terreno alle colture alimentari;• Sono impiegati fertilizzanti sintetici, pesticidi
ed erbicidi;• Produzione biologica materia prima: alti costi;• Il valore globale delle emissioni di gas serra è
fortemente dipendente da:• materia prima impiegata;• tecnologie di produzione;• caratteristiche delle aree coltivate.
SVANTAGGI
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ASPETTI ECONOMICI
• Costi di produzione elevati:1 litro etanolo costa 3 volte 1 litro benzina,
ma con il costante aumento del prezzo del petrolio e con la diffusione della produzione di etanolo, tale gap si potrebbe ridurre o addirittura si potrebbero invertire le posizioni.
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POLITICA AMBIENTALE
• L’avvio di un programma di bioenergia richiede ai governi una politica strategica, in campo:– Ambientale
• Ampliamento superfici coltivabili• Creazione di piani di gestione dei terreni adibiti a
coltivazione per fini bioenergetici;• Protezione risorse idriche;
– Finanziario– Lo sviluppo di tale politica, nonostante sia
all’attenzione di paesi come USA, Cina e Comunità europea, richiede tempi lunghissimi.
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Fine