Copertina
Autore Frank Rosillo-Calle
CoautorePeter de Groot, Sarah L. Hemstock, Jeremy Woods
Titolo Biomasse
SottotitoloManuale per un uso sostenibile
EdizioneMuzzio, Roma, 2008, Energie 17 , pag. 264, ill., cop.fle., dim. 14x21x1,8 cm , Isbn 978-88-7413-160-0
OriginaleThe Biomass Assessment Handbook [2007]
CuratoreFrank Rosillo-Calle
PrefazioneGustavo Best
TraduttoreStefania Menchinelli
LettoreCorrado Leonardo, 2008
Classe energia , ecologia
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Indice


   Prefazione di Gustavo Best 7

   Introduzione 11

1. Introduzione ai metodi di valutazione delle biomasse 17
   di Frank Rosillo-Calle, Peter de Groot e Sarah L. Hemstock

2. Tecniche di valutazione dell'offerta di biomassa legnosa 53
   di Frank Rosillo-Calle, Peter de Groot e Sarah L. Hemstock

3. Biomassa non legnosa e combustibili secondari 89
   di Frank Rosillo-Calle, Peter de Groot, Sarah L. Hemstock
   e Jeremy Woods

4. Valutazione del consumo di biomassa 113
   di Sarah L. Hemstock

5. Casi studio 153

   Caso studio 5.1. Biocommercio internazionale: possibili
   implicazioni per lo sviluppo di biomasse da energia 154
   di Frank Rosillo-Calle

   Caso studio 5.2. Costruire un moderno mercato per la
   bioenergia: il caso dell'Austria 162
   di Frank Rosillo-Calle

   Caso studio 5.3. Il biogas come scelta tecnologica
   rinnovabile per le piccole isole 166
   di Sarah L. Hemstock

   Caso studio 5.4. Biodiesel dalla noce di cocco e
   dalla jatropha 177
   di Jeremy Woods e Alex Estrin

   Caso studio 5.5. Biomasse, sequestro del carbonio
   e cambiamento climatico 186
   di Peter Read


   Postfazioni

   La pianificazione dell'uso energetico delle biomasse
   forestali: il caso del Progetto CISA nell'Appennino
   bolognese 197
   di Andrea Barbabella

   Esperienze sull'uso dell'olio vegetale puro per
   generazione di energia e trasporti 217
   di David Chiaramonti e Matteo Prussi

   Un caso di cogenerazione bruciando biomasse 235
   di G.B. Zorzoli


   Appendice 1. Numeri utili per la conversione di legno,
   legna da ardere e carbone vegetale 249

   Appendice 2. Potere calorifico e contenuto di umidità
   della biomassa 250


   Bibliografia 255

   Indice analitico 261


 

 

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Pagina 11

Introduzione


L'idea di scrivere questo manuale nacque vent'anni fa come progetto del Commonwealth Science Council. Molte cose sono cambiate da allora.

Le bioenergie vivono oggi una fase cruciale della loro storia. I combustibili fossili, e segnatamente il petrolio, che hanno per anni egemonizzato il panorama economico ed energetico dei paesi industrializzati, hanno finito con il rendere alcuni settori strategici, quale quello dei trasporti, pericolosamente dipendenti. L'aumento costante dei prezzi spinge, ora, a gettare le basi di un radicale cambiamento dei modelli di consumo e produzione energetica all'interno dei quali le bioenergie giocheranno un ruolo sempre più importante.

Contrariamente al passato, quella da biomasse non può più essere considerata solo una fonte alternativa, ma è diventata una opzione energetica reale, disponibile ed economica nei cui confronti molti paesi, di recente, hanno introdotto politiche di supporto e di cui è oggi impellente individuare applicazioni moderne.

Come evidenziato da Anil Agarwal, per la maggior parte delle persone dei paesi in via di sviluppo "la vita è una corsa all'accaparramento di biomassa". Per tre quarti della popolazione mondiale quella da biomasse è la principale fonte di energia e alcune nazioni, come Burundi, Etiopia, Nepal, Ruanda, Sudan e Tanzania, ne ricavano il 95% del fabbisogno totale. Qui l'uso di biomassa, specialmente in zone urbane e periurbane, tende a esulare dagli scopi alimentari e trova impiego, oltre che in ambito domestico, nel settore industriale, nella trasformazione dei prodotti agricoli, nella produzione di materiali da costruzione e fertilizzanti, ecc.

In futuro, per la maggior parte degli abitanti del pianeta, le biomasse continueranno a costituire la fonte primaria di energia. Uno studio dell'IEA del 2002 afferma che:

Nel 2030 più di 2,6 miliardi di abitanti dei paesi in via di sviluppo continueranno a fare affidamento sulle biomasse per cucinare e mangiare... un incremento di più di 240 milioni... [Nel 2030] le biomasse copriranno più della metà dei consumi energetici residenziali.


Tradizione e modernità

La bioenergia si ottiene direttamente da legno, ramoscelli, paglia, letame, residui agricoli, ecc. Le biomasse possono essere utilizzate per produrre calore o generare elettricità, possono essere fermentate e trasformate in combustibili alcolici, digerite anaerobicamente e convertite in biogas o gassificate per produrre gas ad alta intensità energetica. L'utilizzo intensivo di biomassa ha portato a una penuria di combustibili e ha contribuito negativamente ai processi di deforestazione e desertificazione, associandosi alla pressione ambientale causata dall'espansione agricola. Malgrado questo, esiste un enorme potenziale inesplorato, in particolare riguardo la razionalizzazione dell'utilizzo delle risorse forestali e agricole e le coltivazioni ad alta resa energetica.


Efficienza energetica

L'uso di biomassa non lavorata è inefficiente e produce spreco di energia. Quando la legna da ardere è utilizzata per cucinare, il consumo energetico pro capite è molto maggiore di quello che sarebbe impiegando combustibili liquidi o gassosi e genera un'inefficienza energetica pari a quella delle automobili in Europa nella metà degli anni Settanta! I pianificatori energetici dovrebbero prendere in considerazione l'utilizzo di tecnologie avanzate per convertire la biomassa in vettori efficienti come elettricità e combustibili processati (liquidi, solidi o gassosi) al fine di aumentarne la quantità di energia utilizzabile.


Usi molteplici

Oltre alla produzione di cibo ed energia, le biomasse suppliscono a una quantità di altre necessità quotidiane costituendo una fonte primaria di alimentazione, foraggio, combustibile, materie prime, fibre e fertilizzanti. Le biomasse costituiscono anche una fonte di ricchezza.

Comprendere quale tipo di correlazione leghi questi livelli è importante non solo a causa della pressoché universale dipendenza dalle biomasse, ma soprattutto per indagare le potenzialità di una produzione più efficiente e di un utilizzo più vasto. Poiché il successo di ogni nuova bioenergia dipenderà dall'impiego di tecnologie appropriate e innovative, occorre studiare il loro possibile utilizzo anche nell'alimentazione delle moderne turbine a biogas e ad alcool.


Gestione del territorio

La produzione sostenibile e l'uso di biomasse chiamano in causa una corretta gestione del territorio. I sistemi agroforestali e intercolturali, moderni o tradizionali che siano, massimizzano la produzione alimentare ed energetica attraverso la diversificazione dell'uso del territorio, permettendo contemporaneamente la produzione di foraggio, fertilizzanti, materiali da costruzione e medicinali e contribuendo alla protezione dell'ambiente e alla conservazione della fertilità e delle caratteristiche strutturali del suolo (sul lungo periodo).

L'introduzione estensiva di coltivazioni ad alta resa energetica dovrebbe avvenire solo a seguito dell'elaborazione di una politica di gestione del territorio che affronti il problema della produzione alimentare e del controllo dei prezzi, preveda la riforma agraria, regolamenti le esportazioni e importazioni di alimenti e tenga conto degli impatti sul turismo e la tutela dell'ambiente. La mancata integrazione tra differenti livelli di pianificazione strategica potrebbe innescare un conflitto tra usi diversi del territorio (per la produzione energetica, alimentare, ecc.) e sfociare in attività di disboscamento indiscriminato.


Fattori ambientali

La produzione e l'utilizzo sostenibile di piante e residui vegetali per la produzione energetica possono rappresentare una soluzione pratica per alleviare l'utilizzo di boschi e foreste come fonte di combustibile che, insieme all'espansione delle zone agricole, ha rappresentato la principale minaccia a carico di aree boschive, zone umide e paludi, linee spartiacque ed ecosistemi degli altopiani.

I biocombustibili possono giocare un ruolo rilevante anche nella mitigazione del cambiamento climatico, infatti, utilizzando le moderne tecnologie di conversione, è oggi possibile rimpiazzare i combustibili fossili con equivalenti da biomasse. Quando la biomassa è coltivata in modo sostenibile e l'incremento di biomassa equivale all'ammontare di quella bruciata per il periodo considerato, il saldo di emissioni è nullo perché la quantità di CO2 prodotta nella combustione è compensata da quella assorbita dalla nuova vegetazione.

Deforestazione, desertificazione e contributo della CO2 al cambiamento climatico mettono in evidenza quanto sia importante orientarci verso una produzione e un uso efficiente delle biomasse che sia neutro dal punto di vista della produzione di gas serra e si presti sia a un impiego tradizionale che a moderne forme di applicazione commerciale.


Perché questo manuale?

Malgrado la crescente importanza delle bioenergie, il loro potenziale continua ad essere sottostimato. La scarsità di energia da biomasse è alla base delle crisi che stanno investendo numerosi paesi in via di sviluppo. Per formulare di strategie in grado di permettere il superamento delle crisi occorre disporre di informazioni dettagliate su consumi e disponibilità di biomassa. Governi e agenzie di sviluppo hanno la necessità di conoscere, con ragionevole approssimazione, i dati relativi alla produzione annuale e alla crescita degli stock. Per questo è necessario disporre di unità di misura standard nelle quali esprimere i dati relativi all'offerta e alla domanda di bioenergia assimilabili a quelle già disponibili per i combustibili fossili.

Oltre alla generalizzata penuria di dati, e alla tendenziale incompletezza di quelli disponibili, la mancanza di standard rende impossibile effettuare delle comparazioni. Questo manuale si propone di colmare questa lacuna mettendo a disposizione un metodo pratico per la misurazione del consumo e della disponibilità di bioenergia evitando al tempo stesso, essendo diretto a un'audience ampia e diversificata, di scendere in dettagli troppo tecnici.

Le biomasse rappresentano la fonte energetica potenzialmente più accessibile e potrebbero teoricamente fornire 800 Exajoules (EJ) contro i 400 attuali senza intaccare i correnti livelli di produzione alimentare. Non sorprende, quindi, la forte presenza delle biomasse in tutti gli scenari di fornitura energetica.

Questo manuale, frutto di molti anni di esperienza in settori multidisciplinari, pur nella consapevolezza che le tecniche di misurazione, come qualsiasi altra cosa, sono soggette a mutamento, vuole contribuire a dimostrare l'importanza della bioenergia e fornire un valido supporto alla sua valutazione e avrà raggiunto il suo obiettivo se avrà aiutato le persone interessate ad approfondire le problematiche delle biomasse e a migliorare le tecniche per stimarle. Poiché gli impieghi tradizionali, dal punto di vista della valutazione, presentano le maggiori difficoltà, su di essi si concentra, senza trascurare le moderne applicazioni. Le tecnologie di conversione delle biomasse, che non trovano qui un'ampia descrizione, saranno affrontate in un secondo volume.

Il primo capitolo affronta i problemi della valutazione e classificazione delle biomasse, passa in rassegna i principali metodi utilizzati ed espone le tecniche di analisi dell'uso del suolo. Vengono, inoltre, esposte alcune tecniche specifiche come il telerilevamento, i diagrammi di flusso della biomassa e le diverse unità di misura applicabili.

Il secondo capitolo tratta dei vari tipi di biomasse (legnose ed erbacee), degli strumenti di pianificazione (limiti di utilizzo del territorio, diritti di proprietà), dei fattori climatici, ecc. Approfondisce i principali metodi utilizzabili per stimare la disponibilità di biomassa legnosa e alcune delle tecniche utilizzate per la valutazione del potenziale energetico delle foreste tramite la determinazione del peso e del volume degli alberi, la misurazione della provvigione e dell'accrescimento della biomassa disponibile, il calcolo dell'altezza degli alberi e dell'ampiezza della chioma, la stima del potenziale energetico delle coltivazioni dedicate alla produzione di biomassa, di piantagioni agroindustriali e della biomassa legnosa processata (residui legnosi, carbone vegetale).

Nel terzo capitolo vengono passate in rassegna una serie di colture tradizionali che offrono delle interessanti potenzialità come fonti energetiche. L'analisi include anche uno sguardo ad alcune nuove piantagioni introdotte a scopo energetico come il miscanto (Miscanthus sinensis), l'erba di palude (Phalaris arundinacea) e il panico verga (Panicum virgatum L.). Vengono prese in considerazione anche le biomasse densificate (tronchetti, pellet, cippato), di grande interesse commerciale, alcuni combustibili secondari (biodiesel, biogas, etanolo, metanolo e idrogeno) e terziari (rifiuti solidi urbani). Infine il capitolo affronta il tema della trazione animale che gioca ancora un ruolo importante in molti paesi del mondo e ha un impatto rilevante nella produzione di biomassa.

L'enfasi principale del quarto capitolo è rivolta alla valutazione dei modelli di domanda e offerta di biomassa, suggerisce come progettare e realizzare sondaggi sull'uso di biomasse, come strutturare i questionari e descrive differenti modelli di consumo nel settore domestico fornendo alcuni interessanti esempi tratti dalla realtà delle piccole isole.

Il quinto capitolo comprende cinque casi studio, ognuno dei quali affronta in dettaglio un particolare aspetto dell'utilizzo delle bioenergie per mostrare in concreto l'applicazione dei metodi esposti, descrivere alcuni impieghi moderni e mettere in luce i cambiamenti tendenziali in atto, approfondendo in particolare i seguenti aspetti:

implicazioni della commercializzazione di biomasse e sviluppo del commercio internazionale di bioenergia;

uso di biogas nelle comunità delle piccole isole;

uso di biodiesel da noce di cocco nelle piccole isole (Tuvalu);

realizzazione di un moderno mercato per biogas (Austria);

impatti climatici della bioenergia e sequestro del carbonio.

Per finire, le appendici forniscono al lettore alcuni dei dettagli tecnici.

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Pagina 162

Caso studio 5.2

Costruire un moderno mercato per la bioenergia: il caso dell'Austria

Frank Rosillo-Calle


Il caso studio 5.1. ha affrontato il commercio internazionale di bioenergia. Questo secondo studio si occupa del caso specifico dell'Austria, delle ragioni per cui in questo paese la bioenergia ha avuto grande successo e di come mai essa svolga un ruolo così importante nel sistema energetico nazionale. Si può apprendere molto dall'esperienza austriaca, perché qui la bioenergia è utilizzata a tutti i livelli: dall'uso domestico a quello industriale.

Il caso austriaco è ancora più interessante se si considera che l'affermarsi della bioenergia ha avuto luogo durante un periodo di generale ribasso dei prezzi dell'energia (soprattutto del petrolio) e in un momento in cui pochissime risorse venivano investite nella ricerca e sviluppo di energie alternative non tradizionali. In questo momento sarebbe molto più facile avviare un mercato di bioenergia, non solo per gli effetti cumulativi sul mercato globale (miglioramento delle tecnologie di conversione, conoscenze approfondite, appoggio politico, ecc.) ma soprattutto per via dei prezzi, molto più bassi.

Nel 2002 circa il 12% del consumo energetico dell'Austria proveniva dalle biomasse. Il contributo più importante si registra nel settore domestico (singoli nuclei familiari) dove la bioenergia copre il 60% del fabbisogno; segue la generazione di calore con il 21%; cogenerazione di elettricità e calore e centrali termiche l'11% e il teleriscaldamento di quartiere con l'8% (vedi www.energyagency.at). Un altro fattore che rende paradigmatico il caso austriaco è la notevole efficienza degli impianti di produzione di bioenergia: la resa degli impianti energetici alimentati a biomassa è aumentata dal 50% del 1980 all'oltre 90% di oggi mentre le emissioni di CO2 sono diminuite a meno di 100 mg/Nm3.

Cosa ha convinto l'Austria a investire in bioenergia? Si tratta, ovviamente, di una combinazione di fattori che potrebbero verificarsi anche altrove. Questi sembrano essere i punti chiave:

disponibilità di risorse naturali;

impegno politico a lungo termine;

attiva partecipazione di industrie e privati;

un generale atteggiamento positivo degli austriaci, spiegabile in parte con la loro tendenza a vivere in abitazioni monofamiliari piuttosto che in appartamenti;

tendenza all'innovazione (sono presenti molti innovatori nell'industria della bioenergia) questo può dire molto sugli standard educativi;

disponibilità di capitali/risorse finanziarie con bassi interessi;

disponibilità a lungo termine di fondi per la ricerca e lo sviluppo.


Penetrazione nel mercato

I mercati non si creano all'improvviso, ma vanno costruiti nel tempo. In Austria sono stati creati con successo sei settori:

industrie legate allo sfruttamento delle foreste dagli anni Cinquanta;

riscaldamento centralizzato di villaggi e paesi rurali dal 1980;

progetti per l'utilizzo delle biomasse per riscaldamento su media scala (scuole, municipi, centri comunitari, ecc.) dal 1992;

riscaldamento di abitazioni monofamiliari con pellet di legno dal 1995;

cogenerazione di calore ed elettricità dal 2002;

produzione di biogas da coltivazioni a scopi energetici dal 2002.


Gli elementi trainanti del crescente utilizzo della bioenergia in Austria possono essere così sintetizzati:

disponibilità di biomassa (circa il 47% del territorio è ricoperto da foreste);

una lunga tradizione di utilizzo della bioenergia (vasto campionario di tecnologie affidabili, buona informazione e immagine positiva);

impegno politico a lungo termine;

attraenti condizioni strutturali (incentivi finanziari sicuri e continui, stabilità dei prezzi del carburante, canali commerciali, alta qualità degli impianti impiegati);

cooperazione politica a livello nazionale, regionale e locale per la risoluzione dei problemi.


A volte queste circostanze favorevoli possono non essere sufficienti. In Austria elementi trainanti del successo della produzione di elettricità dal legno sono stati:

la legge sull'Eco-Energia del 2002, che ha contribuito a creare condizioni strutturali favorevoli a livello legislativo;

l'ordinanza introdotta nel gennaio 2003 che concede tariffazioni agevolate per 13 anni agli impianti accreditati nel 2004 e che siano entrati in funzione a metà del 2006;

l'aumento degli investimenti che può avere un effetto a valanga, incoraggiando ulteriori investimenti.


Altro fattore chiave è la disponibilità di sussidi. Questo è un problema particolarmente grave per molti paesi in via di sviluppo. In Austria, al contrario, chi è impegnato nel settore delle bioenergie ha a disposizione una notevole quantità di sussidi. Ad esempio:

nell'industria del legname, fino al 30% per gli impianti di produzione di calore da biomassa delle centrali di cogenerazione;

30-40% dei costi di progetto per il riscaldamento attraverso le biomasse di villaggi rurali e piccole città;

30% del costo di progetto per progetti di riscaldamento su media scala attraverso le biomasse;

fino al 30% dei costi di progetto per forni e scaldabagni alimentati da biomassa per abitazioni monofamiliari;

fino al 30% per le parti di produzione di calore negli impianti di cogenerazione.


Sarebbe possibile ripetere questa situazione altrove? Sono queste le condizioni necessarie per la creazione di efficaci programmi bioenergetici? Riuscirebbero i paesi più poveri a sostenere un programma simile? La risposta a queste domande richiede un'ampia valutazione dell'intero sistema energetico, che prenda in considerazione l'intero costo delle esternalità. A giudicare però dalla rapida crescita degli investimenti nelle energie rinnovabili, compresa la bioenergia, il mercato sembra destinato a raggiungere rapidamente la maturità.

Al momento c'è necessità di strumenti per stimolare il mercato, siano essi politici, economici, ecc. A giudicare però dal caso austriaco, anche altri fattori possono essere determinanti, come gli alti standard educativi, la formazione delle risorse umane e un'ottima strategia di divulgazione.

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