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Le colture dedicate per biomassa a fini energetici in Sardegna. Limiti ed opportunità Prof. Enrico Bonari Land Lab – Agricoltura, Ambiente e Territorio

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L'intervento di Enrico Bonari, Scuola Superiore Sant’Anna di Pisa, nell'ambito del seminario "Biomasse, Biocombustibili e Biogas" organizzato dallo Sportello Energia di Sardegna Ricerche il 1° luglio a Cardedu (OG).

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Page 1: Le colture dedicate da biomassa a fini energetici in Sardegna: limiti ed opportunità - Enrico Bonari

Le colture dedicate per biomassa a fini energetici in Sardegna.

Limiti ed opportunità

Prof. Enrico Bonari Land Lab – Agricoltura, Ambiente e Territorio

Page 2: Le colture dedicate da biomassa a fini energetici in Sardegna: limiti ed opportunità - Enrico Bonari

Scorte mondiali di cereali : NEL 2000 BASTAVANO AD ALIMENTARE

L’UMANITÀ PER 115 GIORNI

OGGI SOLO PER 57 GIORNI

Da oggi al 2050 la popolazione passerà da circa 7 a oltre 9

miliardi e la domanda di prodotti di origine animale

aumenterà; il consumo di cibo sarà 1,8 volte l’attuale, la richiesta di acqua potabile

crescerà del 50-70%

(UE,2010; FAO,2011, ESA,2012; De Castro,2012; SIA,2012; Georgofili,2013)

(da Maracchi, 2010)

Alcune opportune premesse ….

Page 3: Le colture dedicate da biomassa a fini energetici in Sardegna: limiti ed opportunità - Enrico Bonari

Occorre“tornare a coltivare e

produrre”e mettere a punto

“sistemi colturali” aggiornati per garantire

la “sostenibilità” dei processi produttivi

a)   dal punto di vista ambientale: non inquinante, a basse emissioni di GHG, non distruttiva di risorse,salubre per gli operatorie per i consumatori, ecc;

c) per la conservazione della fertilità del terreno: per le generazioni future …. e per ridurre l’impiego di mezzi tecnici per la gestione delle colture.

b) sotto il profilo economico: sia per l’agricoltore che per l’intera società … sia per il bilancio aziendale che per gli aiuti finanziari richiesti …

Dobbiamo frenare l’abbandono …

Anno Popolaz. 106 abit.

Sup. agric. 106 ettari

Sup. agric. m2 abit.-1

1950 2500 1300 5200

1975 4100 1400 3400

2005 6300 1500 2500

2025 8000 1400 1900

2050 9200 1500 1600

Page 4: Le colture dedicate da biomassa a fini energetici in Sardegna: limiti ed opportunità - Enrico Bonari

SAU milioni ha

Anno 1990

Anno 2010

Differerenza ha 000 %

Nord 5,2 4,6 - 637 - 12,2

Centro 2,7 2,2 - 515 - 19,0

Sud+Isole 7,1 6,1 - 1.037 - 14,5

ITALIA 15,0 12,8 - 2.189 -14,6

Evoluzione della SAU in Italia e nelle diverse Regioni

Page 5: Le colture dedicate da biomassa a fini energetici in Sardegna: limiti ed opportunità - Enrico Bonari

Cosa coltivare ?

Come coltivare ?

Cosa e come coltivare sistema colturale

Dai  cambiamen*  clima*ci  negli  ambien*  mediterranei  alcuni  problemi  emergono  più  di  altri  sul  piano  agronomico  :    -­‐  la  conservazione  della  sostanza  organica  dei  terreni  col*va*;    -­‐  limitare  i  consumi  idrici  in  agricoltura  e  preservare  la  qualità  delle  acque.      -­‐  contenere  i  rischi  di  erosione  del  suolo,  sia  in  collina  che  in  pianura;    

Page 6: Le colture dedicate da biomassa a fini energetici in Sardegna: limiti ed opportunità - Enrico Bonari

•  Vocazionalità –  Determina le scelte colturali (struttura del SC) –  Definisce i vincoli genetici

•  Potenzialità produttiva –  Determina il livello di input (funzionalità del SC) –  Definisce i vincoli agronomici

•  Vulnerabilità –  Determina le possibili emergenze in tema di input colturali –  Definisce vincoli ecologici

Page 7: Le colture dedicate da biomassa a fini energetici in Sardegna: limiti ed opportunità - Enrico Bonari

Ottenibile

Effettiva Situ

azio

ne p

rodu

ttiva

Fattori riduzione

Fattori limitanti

Fattori produttivi

Livello di resa

•  CO2 •  radiazione •  temperatura •  caratteristiche della specie

(fisiologia, fenologia, ecc.)

•  Acqua •  terreno •  nutrienti (azoto,

fosforo, etc)

•  malerbe •  malattie •  parassiti •  inquinanti

Potenziale

azioni di incremento

azioni di difesa

(Ns rielab. da Van Ittersum e Rabbinge, 1997)

Page 8: Le colture dedicate da biomassa a fini energetici in Sardegna: limiti ed opportunità - Enrico Bonari

“livello 1” (L1): è il meno intensivo, accetta una ragionevole quota di rischio per le colture, mira alla riduzioni dei costi e dell’impiego di chimica di sintesi;

• “livello 2” (L2): adotta le tecniche colturali usuali e punta ad una soddisfacente produzione con il sostenimento degli ordinari costi di gestione;

•  “livello 3” (L3): mira alla massima resa delle colture con una tecnica intensiva anche se più costosa dal punto di vista economico ed ecologicamente più rischiosa

Dal 1986, su terreno franco-argilloso, con 3 biennali: Rinnovo (Girasole, Mais e Soia) - FrumemtoTenero, sia nel tempo che nello spazio e tre livelli di input per tre differenti tipologie di imprenditori:

Sistemi colturali a diverso livello di intensificazione

0

4

8

12

16

0 4 8 12 16

Alto Input

Bas

so In

put

57%

8%

35%

Page 9: Le colture dedicate da biomassa a fini energetici in Sardegna: limiti ed opportunità - Enrico Bonari

Rinnovi Livello input Coltura L1 L2 L3 Media Girasole 3.0 a 3.7 b 4.0 b 3.6 Soia 2.4 a 3.6 b 4.4 c 3.5 Mais 6.3 a 10.0 b 12.6 c 9.6

Alcune valutazioni economiche (€ ha-1 anno-1 )(*)

(*) Prezzi e costi a Pisa al 31/12/2010 e PAC 2011.

Frumento Livelli input Precess. L1 L2 L3 Media

Girasole 4.5 4.7 5.1 4.8

Soia 4.1 a 4.6 ab 5.2 b 4.7

Mais 3.6 4.1 4.3 4.0

Rese medie poliennali granella (t ha-1 comm.) (16 y)

Ricavi – Costi

Giras. Frum

Mais Frum

Soia Frum

Media Rotaz.

L1 459 380 496 445

L2 245 416 478 378

L3 131 388 455 325

Media 278 395 476 383

Page 10: Le colture dedicate da biomassa a fini energetici in Sardegna: limiti ed opportunità - Enrico Bonari

0

20

40

60

80

100

120

140

0   20   40   60   80   100   120   140  

Alto Input - Convenzionale

18%  

35%  

Bas

so I

nput

- I

nteg

rato

47%   12  anni  (n  =  60)  

Pisa  -­‐  Rotazione  sessennale  

frumento 1 (q/ha)

barbabietola (t/ha)

frumento 2 (q/ha)

sorgo (q/ha)

girasole (q/ha)

Coltura Conv. Integ. Δ%

Barbabietola 55.9 a 49.5 b -11 Frumento (1) 5.0 a 4.4 b -11

Sorgo 7.9 7.8 -1 Girasole 4.4 4.3 -1

Frumento (2) 4.8 a 4.4 b -10

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(PLV  +  PAC)  -­‐  cos*  (€/ha)  Pisa  -­‐  sessennale  asciuRa  4%

69%

27%

Frumento 1

Barbabietola

Frumento 2

Sorgo Girasole

Avvicendamento:

Coltura Conv. Rid. Δ%

Barbabietola 31 27 -12 Frumento (1) 254 201 -21

Sorgo 130 93 -29 Girasole 288 180 -38

Frumento (2) 271 212 -22

Sistema

Costi variabili (€ t -1 anno-1 di prodotto utile)

Pisa 2011

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Analisi multivariata - Tutti i dati Conv. Vs Integr.

Il fattore “sistema colturale” spiega circa l’80% dell’intera variabilità.

Reddito lordo con PAC

Resa

S. O. terreno

PLV senza PAC

Bilancio CO2

Costi variabili

Effic. energetica

Rischio fitof.

Rischio conc.

Page 13: Le colture dedicate da biomassa a fini energetici in Sardegna: limiti ed opportunità - Enrico Bonari

La ricerca agronomica sui sistemi colturali

Olbia-Tempio, Berchidda-Monti SOILSINK B (s) 5years (2006-2010) QuantificationofsoilCsinkalong a chronosequenceoflanduses and managementsunder Mediterraneanconditions EcofindersB (e) 4years (2011-2014) EcologicalFunction and Biodiversity Indicatorsin EuropeanSoils Pascuum(p) 4years  (2012-­‐2015)  Ecosystemservicesof the large scale grazing systems: productivity, and carbonsequestration

s e p

Agugliano, Ancona No TillAgugliano LTE (nt) 1994-ongoing Long termexperiment on tillage and Nfertilization effects on soilfertility and cropproductivity

nt

Arborea, Oristano NVZ Arborea (nvz) 2008-ongoing Organic and syntheticNfertilizationof a corn-Italianryegrassdoublecroppingsystem

nv

Serra dei Conti, Ancona WatershedanalysisSdC (sd) 1998-ongoing Monitoringofcroppingsystems, runoff water (includingsediments, nitrates and phosphorus) and soilorganiccarbon at catchmentscale

sd

Rutigliano, Bari Economicaland environmentalsustainability BIOSEA (b) 2009-2013 Carbonbalanceofanenergycrop (Cynaracardunulusvar. altilis)

b

Foggia Agronomical LTE Foggia LTE  1977-ongoing Long termexperimentaboutcrop residue management

Pisa CIMAS (c) 1994-ongoing Long-termexperimentcomparingConventional vs. Integrated Management Systems in a six-yearcroprotation Tillage5x5 (ti) 1981-ongoing Crop rotation (cr) 1981-ongoing

Carmagnola, Torino Tetto Frati -LTE (t) 1992-ongoing Long-termexperimentcomparingmaize-basedcroppingsystems and fertilizationmanagements, includingmanure

LTE

t

Padova Pd-LTE1962-ongoing Crop rotation, organic and mineralfertilisationPD LTE (pd)

pd

Papiano, Perugia PG1_LTE (p1) 1971-ongoing Crop residue management in non -irrigatedcroppingsystems PG2_LTE (p2) 1998-ongoing Organic vs conventionallow-inputcroppingsystem

p1

p2

Cadriano&Ozzano dell’Emilia, Bologna Bologna 1 LTE, BO29 1968-ongoing Organicfertilizationxmineralfertilization Bologna 2 LTE, BO64 1966-ongoing Croprotation xmineralfertilizationxorganicfertilization Bologna 3 LTE,BO-Ozzano 1968-ongoing Soil tillagexcroprotation

BO29 BO64 BO-Ozzano

c

ti

cr

Ns rielaborazione da Roggero et al. 2012

Page 14: Le colture dedicate da biomassa a fini energetici in Sardegna: limiti ed opportunità - Enrico Bonari

Il messaggio +/ - esplicito che sembra ricavarsi dai risultati delle

ricerche : low-input = minor produttività →

minore inquinamento → minori costi → maggior reddito da cui : recupero di terre abbandonate (?) → aumento

della produzione (?) Ma la estensificazione dei processi produttivi non

sembra aver sempre raggiunto lo scopo (se continuiamo a registrare abbandono) e non appare

certo la strategia più opportuna in previsione di carenza di cibo … è possibile pensare ad una agricoltura

sostenibilmente intensiva !?

Page 15: Le colture dedicate da biomassa a fini energetici in Sardegna: limiti ed opportunità - Enrico Bonari

Nel momento in cui il crescente bisogno di energia e la necessità di ridurre le emissioni di CO2 suggeriscono un deciso ricorso alle fonti rinnovabili … … le colture dedicate da biomassa possono accrescere le possibilità di scelta degli agricoltori, ridurre le emissioni, migliorare il bilancio del C e aumentare la biodiversità degli agroecosistemi …

•  Mitigazione dei cambiamenti

climatici •  Diversificazione degli

ordinamenti produttivi •  Incremento dei posti di lavoro •  Presidio del territorio rurale •  Contenimento dell’erosione dei

suoli e della perdita di nutrienti per lisciviazione

•  Contenimento della perdita di sostanza organica del terreno

•  Valorizzazione di acque reflue o parzialmente contaminate

Ruolo strategico riconosciuto alle colture da biomassa:

UE - Obiettivo 2020: bioenergie 20% e biocarburanti 10% del consumo annuale con l’impiego di 35 Mtep di biomassa

da 12 milioni di Ha

Il Piano di Azione Naz.le (PAN) prevede che entro il 2020 le FER soddisfino il

17% del fabbisogno di energia e il 10% dei carburanti

La Strategia Energetica Nazionale (SEN) nel 2013, incrementa le previsioni del PAN a che le FER raggiungano il 20%

dei consumi al 2020 = 25 Mtep di energia

Le colture dedicate …

Page 16: Le colture dedicate da biomassa a fini energetici in Sardegna: limiti ed opportunità - Enrico Bonari

E’ un problema di sostenibilità …

Inventario Nazionale delle Foreste (INFC, 2005)

Bosco + aree boscate = 34.7%

= 10.4 milioni di ha

Quanto da produzione interna e quanto da importazione? Quali fonti di materia prima? Colture da carboidrati, da olio, da biomasse lignocellulose ? Dove produrre? Come? Quali filiere privilegiare ?

Evoluzione della SAU nelle Regioni (1990-2010)

Page 17: Le colture dedicate da biomassa a fini energetici in Sardegna: limiti ed opportunità - Enrico Bonari

PNERB (1999) prevedeva nel 2010-12 almeno 8-10 Mtep/

anno di energia da biomasse contro i 3-3,5 di allora; con i residui agro-forestali e agro-industriali e colture dedicate

per 500-600.000 ha;

Residui! Agric.! Foreste! Agroin.! TOTALE!

(kt/anno)"

Nord" 3.468! 3.529! 798! 7.787!

Centro" 1.432! 2.371! 297! 4.102!

Sud" 1.817! 1.116! 416! 3.350!

Isole" 1.132! 702! 137! 1.965!

ITALIA! 7.849! 7.714! 1.639! 17.202!

prodotti secondari e scarti dell' agricoltura della zootecnia e

dell’agro alimentare

da residui colturali di origine forestale e colture dedicate

L’ANIDRIDE CARBONICA LIBERATA DALLA COMBUSTIONE DELLA BIOMASSA È INFERIORE DI

QUELLA ASSORBITA DURANTE LA CRESCITA

Da dove siamo partiti …

Page 18: Le colture dedicate da biomassa a fini energetici in Sardegna: limiti ed opportunità - Enrico Bonari

Oltre ai residui e ai reflui di vario genere …

Page 19: Le colture dedicate da biomassa a fini energetici in Sardegna: limiti ed opportunità - Enrico Bonari

Estrazione

Pretrattamento

Biomasse oleaginose

Transesterificazione

residui

glicerina

Separazionebiodiesel

olii

(m)etanolo

Trigenerazione

energia

Estrazione

Pretrattamento

Biomasse oleaginose

Transesterificazione

residui

glicerina

Separazionebiodiesel

olii

(m)etanolo

Trigenerazione

energia

Filiera biodiesel

Page 20: Le colture dedicate da biomassa a fini energetici in Sardegna: limiti ed opportunità - Enrico Bonari

Separazione

Pretrattamento

biomassalignino-cellulosica

Idrolisi(acida

enzimatica)

residui(lignina)

Fermentazione

cellulosa

residui(microrganismi)

Distillazione

acqua

bioetanolo

Idrolisi

Estrazione

biomasse zuccherine/ cereali

Filiera bioetanolo

Page 21: Le colture dedicate da biomassa a fini energetici in Sardegna: limiti ed opportunità - Enrico Bonari

Essiccatore

cippatoumido

Caldaia

energiaelettrica

cippato 20 % umidità

Microturbinapellets

Pellettizzatricecalore

Essiccatore

cippatoumido

Caldaia

energiaelettrica

cippato 20 % umidità

Microturbinapellets

Pellettizzatricecalore

Biomassa lignocellulosica (combustione diretta e produzione di pellet)

Page 22: Le colture dedicate da biomassa a fini energetici in Sardegna: limiti ed opportunità - Enrico Bonari

Gasificazione

Pretrattamenti(macinazione, essiccamento)

biomassa lignino-cellulosica

vapore, O2

ConversioneTAR

residui agro-forestali

ceneri

acque refluepolveriPulizia syngas

CO shift

FischerTropsch

Generazionecombinata

Separazionepurificazione

syngas

H2 combustibililiquidi

energia

Gasificazione

Pretrattamenti(macinazione, essiccamento)

biomassa lignino-cellulosica

vapore, O2

ConversioneTAR

residui agro-forestali

ceneri

acque refluepolveriPulizia syngas

CO shift

FischerTropsch

Generazionecombinata

Separazionepurificazione

syngas

H2 combustibililiquidi

energia

Biomassa lignocellulosica (Gassificazione)

Page 23: Le colture dedicate da biomassa a fini energetici in Sardegna: limiti ed opportunità - Enrico Bonari

- riduzione delle emissioni - bilancio CO2 - bilancio energetico - biodiversità

- conservazione del suolo - tutela risorse idriche - valori ricreativi , paesaggio

- bilancio economico - fabbisogno lavoro e macchine - stabilità rese e fertilità - flessibilità rotazione

- contributo al fabbisogno energetico - costo di produzione dell’energia - creazione nuovi posti di lavoro - valorizzazione aree agroforestali

La “sostenibilità” delle agrienergie è valutabile a scale diverse:

… e in funzione dell’interesse del “decisore” è inevitabile che prevalgano valutazioni differenti …

Page 24: Le colture dedicate da biomassa a fini energetici in Sardegna: limiti ed opportunità - Enrico Bonari

Sistema erbaceo = 100

SRF.A

SRF.B RISCHIO DI EROSIONE 49 38

CONCIMI AZOTATI CONCIMI FOSFORICI AZOTO PERDUTO FOSFORO PERDUTO

65 59 72 61

39 59 69 57

IMPIEGO FITOFARMACI IND. PERSIST. SUOLO IND. TOSSICITA’ ACQUE

21 42 7

8 0,1 0,0

CARBONIO FISSATO CARBONIO AL TERRENO S.O. UMIFICATA 0-5 cm

542 404 176

317 221 149

S.R.F. pioppo

(ciclo 12 anni)!

Arundo

32 t ha—1

Avviced: Bietola-

Frumento - Sorgo –

Girasole - Frumento – Set.Aside!T2

13,8

T3

16,4

Ciclo

16 anni

Costo mezzi tecnici (€ ha-1 y-1)! 331! 305! 603! 392!

Costo mezzi mecc. (€ ha-1 y-1)! 381! 311! 259! 328!

Costi variabili (€ ha-1 y-1)! 712! 616! 862! 720!

P. L . V. (€ ha-1 y-1) 1025* 1218* 1789* 1091

Ricavi - Costi (€ ha-1 y-1) 313 602 927 371

Alcune

valutazioni economiche

aziendali (2010) pianura pisana; coltura asciutta.

Sostenibilità agronomica e economica …. * Prezzo vendita: 57 € t -1 (30% di umidità ) per pioppo e 40 € t -1 (45% di umidità) per canna

Page 25: Le colture dedicate da biomassa a fini energetici in Sardegna: limiti ed opportunità - Enrico Bonari

0

5

10

15

20

25

30

35

40

S M C CR SRF P 6-ROT

Resa i

n s

ossta

nza s

ecca (

t h

a-

0

10

20

30

40

50

60

70

S M C CR SRF P 6-ROTEffi

cien

za e

ner

geti

ca (

Ou

tpu

t/In

put)

sorgo da fibra (S), miscanto (M); canna comune (C), cardo (CR), pioppo (SRF-P triennale) e rotazione sessennale (6-ROT).

Colture dedicate per biomassa.

Pianura pisana, terreni franchi,

coltura asciutta.

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

S C SRF P 6-ROT

Em

issio

ni d

i g

as s

err

a

(kg

CO

2 e

q h

a-1

an

no

-1)

SRC G M S CSGHG  em

issions  (kg  CO

2  eq

 ha-­‐1  yr-­‐1)

02004006008001000120014001600

Sostenibilità ambientale ….

Page 26: Le colture dedicate da biomassa a fini energetici in Sardegna: limiti ed opportunità - Enrico Bonari

Produzione di biomassa

Barriere verdi, aree anti-

erosione, buffer di protezione delle acque,

frangivento, fono assorbenti, ecc)

Funzione ambientale

Rifugio per la fauna

Conservazione biodiversità

Assorbimento CO2

Miglioramento paesaggio

Fitodepurazione e/o fitorimedio

?

Le colture dedicate usate come servizi

ecosistemici:

Page 27: Le colture dedicate da biomassa a fini energetici in Sardegna: limiti ed opportunità - Enrico Bonari

Vecchiano    550.000  m3  

Calci    170.000  m3  

Marina  +Tirrenia  580.000  m3  

Pisa  nord  +  San  Giuliano  Terme  3.500.000  m3  

Pisa  sud  1.500.000  m3  

Totale stagione irrigua =

7.300.000 m3/anno

Vicopisano  240.000  m3  

Cascina  700.000  m3  

Acque  reflue  della  piana  di  Pisa  …    

Page 28: Le colture dedicate da biomassa a fini energetici in Sardegna: limiti ed opportunità - Enrico Bonari

Salice - Svezia

Pioppo -Canada

SRF come fitodepuranti (filtri vegetali)

Page 29: Le colture dedicate da biomassa a fini energetici in Sardegna: limiti ed opportunità - Enrico Bonari

Incertezze:

•  Scarse informazioni sulla reale capacità di abbattimento di inquinanti soprattutto in ambiente mediterraneo

•  Frammentarie informazioni sui fabbisogni idrici delle colture (volumi di refluo applicabili ogni anno)

Le SRF possono essere impiegate per il recupero di acque reflue più/meno depurate in ambiente mediterraneo ??

Obiettivi primari della ricerca: •  Determinazione dei Kc (e quindi dell’ ETc) nel salice e nel pioppo (5 anni di sperimentazione in lisimetro) •  Valutare l’attitudine depurante di queste specie (asportazioni di nutrienti) nei confronti di N e P •  Stimare l’effetto sull’accrescimento delle due specie di una soluzione nutritiva in grado di riprodurre in linea di massima le concentrazioni di azoto e fosforo presenti in reflui parzialmente depurati

Page 30: Le colture dedicate da biomassa a fini energetici in Sardegna: limiti ed opportunità - Enrico Bonari

12 Lisimetri volumetrici: -  6 lisimetri (3 per ogni specie) trattati con acqua ed altri

6 con acqua + concime N+P (20 mg l -1)

Page 31: Le colture dedicate da biomassa a fini energetici in Sardegna: limiti ed opportunità - Enrico Bonari

Densità: 10.000 piante ha-1 Superficie lisimetro: 1,025 m2 Interfila: 2.50 m Distanza sulla fila: 0.40 m

• Talee di un anno di età di Salix alba (clone SI62-059) e di Populus deltoides (clone Lux)

• Le piante sono state ceduate alla fine del primo anno e poi con turno biennale (raccolte 2 volte)

120

250 40

37.5

250

200

20

37.5 2.5

2.5

Page 32: Le colture dedicate da biomassa a fini energetici in Sardegna: limiti ed opportunità - Enrico Bonari

Parametri idrologici e biometrici •  Numero ed altezza dei

polloni/pianta (15 gg)

•  D 0.30 m dei polloni (15 gg)

•  Biomassa (stimata nel biennio di vegetazione e misurata alla fine di ogni ciclo biennale)

•  Superficie fogliare (solo II° ciclo biennale)

Lisimetro: ETc = I+P-D (decadale)

ETo: Penman-Monteith (decadale)

Kc = ETc / ETo(decadale)

Page 33: Le colture dedicate da biomassa a fini energetici in Sardegna: limiti ed opportunità - Enrico Bonari

Risultati: kc I anno

2.1

1.5

0

1

2

3

4

5

Apr Jun Aug Oct

Willow Poplar

II anno

3.6

3.0

0

1

2

3

4

5

May Jun Jul Aug Sept Oct

Willow Poplar

I anno -

4.0

3.5

0

1

2

3

4

5

J ul Aug S ep Oc t nov

Willow Poplar

II anno

2

3.5

0

1

2

3

4

5

jun Aug Oct

poplar willow

I° ciclo biennale II° ciclo biennale

Page 34: Le colture dedicate da biomassa a fini energetici in Sardegna: limiti ed opportunità - Enrico Bonari

Bilancio dei nutrienti • Analisi settimanale (NO3, PO4, Ntot, Ptot) nei liquidi drenati

• Stima dell’efficienza depurativa attraverso il rapporto input/output dell’ N e P

Page 35: Le colture dedicate da biomassa a fini energetici in Sardegna: limiti ed opportunità - Enrico Bonari

Risultati: efficienza depurativa (N)

Parametri Pioppo Salice

basso liv. fert  

alto liv. fert  

basso liv. fert  

alto liv. fert

Apporti N (Kg ha-1) 56 205 106 287 Perdite N (Kg ha-1) 7.8 5.9 6 5.7 Efficienza della

ritenzione * (%) 83   95   93   97  

* considerando la media di entrambe le stagioni vegetative del 1° anno dei cicli biennali e l’inverno successivo

Il P è stato distribuito in ragione di 12 – 23 kg/ha, ritrovato in tracce nel drenato, con un efficienza depurativa del 99%

Page 36: Le colture dedicate da biomassa a fini energetici in Sardegna: limiti ed opportunità - Enrico Bonari

Ipotesi di utilizzo nell’area critica del bacino del lago di Massaciuccoli

Viareggio Lucca

Pisa

Fiume Serchio

Lago e padule

Page 37: Le colture dedicate da biomassa a fini energetici in Sardegna: limiti ed opportunità - Enrico Bonari

1 2 3 Possibili  rimedi  al  rilascio  del  fosforo  nel  bacino  meridionale  della  bonifica  del  lago  di  Massaciuccoli:  

 •  Fasce tampone diverse (miste)

alle scoline e ai canali •  Lagunaggio: alla testata dei

canali, in aree specifiche •  Fitodepurazione (senza

asportazione della biomassa) •  Vegetation filters (con

asportazione della biomassa => utilizzo energetico)        

La fitodepurazione delle acque …

Page 38: Le colture dedicate da biomassa a fini energetici in Sardegna: limiti ed opportunità - Enrico Bonari

Biocarburanti 2°generaz.

Specie Resa potenz. in Etanolo (l ha-1)

Canna da zucchero 6797 - 8134

Mais 5200 - 5400

Sorgo zuccherino 2524 - 7012

Panico 3085 - 7573

CANNA COMUNE 25 t ha-1

SRF PIOPPO 16 t ha-1

8.300 kg/ha 4.977 kg/ha

Rese medie Pisa

Sulla sostenibilità delle agri-energie …

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ANALISI VOCAZIONALITA’ DELLE AREE

Page 40: Le colture dedicate da biomassa a fini energetici in Sardegna: limiti ed opportunità - Enrico Bonari

Indice di Aridità stagionale

(AGROMETEO)

Tessitura dei suoli(JRC)

Profondità dei suoli (JRC)

POTENZIALITA’ DELLA TOSCANA …

Page 41: Le colture dedicate da biomassa a fini energetici in Sardegna: limiti ed opportunità - Enrico Bonari

Residui agric. legnosi < 75%

Distribuzione delle diverse colture senza

irrigazione.

Sup. colture dedicate < 10% di SAU

Fattori di esclusione: Aree pendenza > 15%;

Seminativi irrigui; Oliveti, vigneti, frutteti ; Colture permanenti, prati stabili,

risaie, ecc.; Vivai, ortive e colture protette; Zone

umide e corpi idrici, ecc.

355.055 ha Residui agr. erbacei < 20%

Legno / biomassa totale > 50%

Page 42: Le colture dedicate da biomassa a fini energetici in Sardegna: limiti ed opportunità - Enrico Bonari

86.000  t  s.s./anno   208.000  t  s.s./anno  

Energia  potenziale  da  residui  agroindustriali  (GJ/anno)  

599.000  

Energia  potenziale  da  biogas:  zootecnia  e  se@ore  orAcolo  (GJ/anno).    

835.000  

SAma  delle  disponibilità  potenziali  di  biomasse  residuali  agricole  e  agroindustriali    

in  Toscana  (2009)  

Page 43: Le colture dedicate da biomassa a fini energetici in Sardegna: limiti ed opportunità - Enrico Bonari

Il potenziale FORESTALE della Regione

Toscana Stima

CREAR

15.000.000

GJ/anno

(120 MWe)

604.00GJ; 4,78 MWe

928.000 GJ; 7,35 MWe

724.000 GJ; 5,73 MWe

268.000 GJ; 2,12 MWe

3.152.000 GJ; 24,97 MWe

2.465.000 GJ; 19,53 MWe

2.695.000 GJ; 21,35 MWe

2.299.000 GJ; 18,21 MWe

528.000 GJ; 4,18 MWe

1.394.000 GJ; 11,04 MWe

Page 44: Le colture dedicate da biomassa a fini energetici in Sardegna: limiti ed opportunità - Enrico Bonari

Potenziale energetico da

biomasse agroforestali in Toscana

(2009)

748.000 GJ; 5,9 MWe

1.486.000 GJ; 11,8 MWe

1.460.000 GJ; 11,6 MWe

564.000 GJ; 4,5 MWe

6.018.000 GJ; 47,7 MWe

5.226.000 GJ; 41,4 MWe

8.011.000 GJ; 63,5 MWe

8.284.000 GJ; 65,6 MWe

2.424.000 GJ; 19,2 MWe

5.095.000 GJ; 40,4 MWe

39.000.000 GJ/anno

(310 MWe)

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MAPPA DI VOCAZIONALITA’ DELLE COLTURE DA BIOCARBURANTE

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ASSETTO DEL SETTORE AGRICOLO ISTAT

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SAU: 1.462.151 ha Seminativi: 213.468 ha

ASSETTO DEL SETTORE AGRICOLO SUPERFICI - ISTAT

Page 48: Le colture dedicate da biomassa a fini energetici in Sardegna: limiti ed opportunità - Enrico Bonari

sau%

<5 ha5% 5-20 ha

13%

20-50 ha25%

50-100 ha26%

>100 ha31%

<5 ha 5-20 ha 20-50 ha 50-100 ha >100 ha

0"

50000"

100000"

150000"

200000"

250000"

300000"

350000"

<5"ha" 5*20"ha" 20*50"ha" 50*100"ha" >100"ha"

Distribuzione,classi,di,SAU,e,di,sup.,a,semina7vi,(2007),

semina1vi"

SAU"

ASSETTO DEL SETTORE AGRICOLO DIMENSIONE IMPRESE AGRICOLE - ISTAT

Composizione percentuale delle classi di superficie a seminativo nelle aziende agricole in Sardegna (2007)

<5 ha5%

5-20 ha19%

20-50 ha32%

50-100 ha28%

>100 ha16%

<5 ha 5-20 ha 20-50 ha 50-100 ha >100 ha

Page 49: Le colture dedicate da biomassa a fini energetici in Sardegna: limiti ed opportunità - Enrico Bonari

Ripartizione percentuale principali comparti agricoli

Cereali29%

Ortaggi piena aria9%

Foraggere avvicendate

58%

altri seminativi4%

Colture industriali0%

Cereali Foraggere avvicendate Colture industriali Ortaggi piena aria altri seminativi

comparto sup. (ha)Cereali 61.960Foraggere avvicendate 124.198Colture industriali 46Ortaggi piena aria 18.835altri seminativi 7.565

Regione Sardegna, andamento decennale delle superfici dei comparti agricoli prevalenti, facendo pari a 100 le superfici

dell'anno 2000

0

20

40

60

80

100

120

2000

2001

2002

2003

2004

2005

2006

2007

2008

2009

2010

Cereali Ortive Industriali Arboree Foraggere SAU

ASSETTO DEL SETTORE AGRICOLO RIPARTIZIONE COLTURE AGRICOLE - ISTAT

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Ripartizione percentuale principali comparti agricoli

Orzo20%

Frumento duro63%

Mais-Sorgo1%

Avena16%

comparto Frumento duro Avena Orzo Mais-Sorgo

comparto sup. (ha)Frumento duro 38.516Avena 10.170Orzo 12.482Mais-Sorgo 792

ASSETTO DEL SETTORE AGRICOLO RIPARTIZIONE COLTURE CEREALICOLE - ISTAT

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seminativi: principali comparti cereali

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Ortive di pieno campo (Reg. Sardegna) Carciofo: 13.383 ha altre ortive di pieno campo: 5.452 ha

Seminativi: principali comparti

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CARATTERIZZAZIONE PEDOCLIMATICA

Page 54: Le colture dedicate da biomassa a fini energetici in Sardegna: limiti ed opportunità - Enrico Bonari

tessitura  prevalente   Acqua  u0le  (mm)  

CARATTERIZZAZIONE DEI SUOLI ESB - JRC

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Profondità  della  falda  acquifera  

LIVELLO POTENZIALE DELLA FALDA ESB - JRC

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dIa =Ptot − ETP

ETP⋅

(P tot) (ETP) (dIa)

Precipitazioni (P tot) ed evapotraspirazione potenziale (ETP) e indice di deficit idrico potenziale annuo (dIa) nelle sei stazioni metereologiche UCEA

Page 57: Le colture dedicate da biomassa a fini energetici in Sardegna: limiti ed opportunità - Enrico Bonari

pioggia  stagionale   etp  stagionale   Indice  Thorntwhaite  X=f(P,ETP,AWC)  

CARATTERIZZAZIONE CLIMATICA UCEA

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VOCAZIONALITA’ DELLE AREE

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•  I terreni ad alta vocazionalità rappresentano circa il 19% dei seminativi pianeggianti e sono situati soprattutto nel sud-ovest della regione, tra le provincie di Cagliari, Medio Campidano, Carbonia-Iglesias ed Oristano.

•  Quelli di medio-alta vocazionalità rappresentano l’11% dei seminativi pianeggianti, mentre quelli di medio-bassa vocazionalità rappresentano il 19%, entrambe le tipologie sono prevalentemente situate nelle provincie di Cagliari ed Oristano.

•  Nel resto della regione prevalgono terreni di bassa vocazionalità, che complessivamente rappresentano il 50% dei seminativi pianeggianti dell’isola.

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LA REDDITIVITA’ DELLE COLTURE

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Cardo

Canna

Pioppo/Eucalipto

No limitazioni

DI > - 0.6, Suolo = F, M, MF

DI > - 0.6, Suolo = F, M, MF

Falda < 150-200

cm

Falda < 50-100

Eucalipto + Pioppo Irr

Eucalipto + Pioppo

COLTURE LIGNOCELLULOSICHE POLIENNALI

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REDDITO LORDO – LIGNOCELLULOSICHE

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Page 64: Le colture dedicate da biomassa a fini energetici in Sardegna: limiti ed opportunità - Enrico Bonari

SCENARIO S4 – OTTIMISTICO Eucalipto – 12 t/ha Pioppo – 12 t/ha Cardo – 15 t/ha Canna – 20 t/ha 10% seminativi

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SUPERFICI  DESTINABILI  ALLE  DIVERSE  COLTURE  NEI  COMUNI  DELLA  REGIONE    SECONDO  L’IPOTESI  DELLO  SCENARIO  OTTIMISTICO  

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Produzioni potenziali di biomassa nei comuni della Regione secondo lo scenario ottimistico delle rese delle colture

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Produzione potenziale di biomassa (4 specie), di seme di cardo ed ha occupati nello scenario S4 ottimistico

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Colza

Girasole

Suolo= F, M, MF

DI > - 0.6, Suolo = F, M, MF, Falda <150-200

COLTURE OLEAGINOSE

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1,8 t/ha 2,2 t/ha

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GRAZIE  PER  L’ATTENZIONE  

Enrico  Bonari    Giorgio Ragaglini Nicoletta Nassi o Di Nasso Elisa Pellegrino Cristiano Tozzini Simona Bosco Ricardo Villani Federico Triana

Neri Roncucci Federico Dragoni Valentina Giulietti Valentina Lasorella Elisa Corneli Fabio Taccini Sergio Cattani