3.1 NELEEAC - Centro di Consulenza per l’Efficienza Energetica del Nord Est di Londra, UK
3.2 ANATOLIKI S.A - Agenzia Regionale per l’Energia della Macedonia Centrale, GRECIA
3.3 MEA - Agenzia Municipale per l’Energia, Ruse, BULGARIA
3.4 ESS - Agenzia per l’Energia del Sud Est, SVEZIA
3.6 TEA - Agenzia per l’Energia di Tipperary, IRLANDA
3.7 RMS - Riga Managers School, LETTONIA
3.8 SWEA - Agenzia per l’Energia Severn Wye, REGNO UNITO
3.9 ARGEM - Agenzia per la Gestione dell’Energia nella Regione di Murcia, SPAGNA
3.10 CTI Energia e Ambiente - Comitato Termotecnico Italiano, ITALIA
4.1 Cosa sono i biocarburanti e come mai sono così importanti?
4.2 Il mercato delle materie prime e le problematiche sull’utilizzo del terreno
4.6 Benefici energetico ambientali
2 PROGETTO BIO-NETT
2.1 Bio-NETT
Sviluppo di una rete a livello locale per unire i produttori di biocarburanti con gli utilizzatori del settore pubblico
Questo progetto è stato co-finanziato dal Programma
Intelligent Energy for Europe che è lo strumento dell’Unione Europea per azioni
di finanziamento finalizzate al miglioramento delle condizioni del mercato e ad
un utilizzo razionale dell’energia in Europa. Gli obiettivi del Programma sono:
- Incoraggiare l’efficienza
energetica e l’utilizzo razionale delle fonti di energia.
- Promuovere nuove e rinnovabili
fonti energetiche nonché la diversificazione dell’approvvigionamento energetico.
- Divulgare l’efficienza
energetica e informare circa nuove fonti di energia nel settore dei trasporti.
2.2 Descrizione del progetto
Il Progetto BioNETT intende sviluppare un programma di
supporto per stimolare la crescita di mercati locali dei biocarburanti, intesi
come carburanti "a bassa emissione di carbonio", utilizzati da
Autorità Locali e flotte private per servizi di pubblica utilità nell'intera
Unione Europea.
Il Progetto BioNETT stimola e supporta modifiche nell’assetto
e nella competenza all’interno degli enti del settore pubblico, del settore
agricolo (inclusi giovani agricoltori) e dell'intera filiera produttiva per
l'implementazione di pratiche sostenibili sullo sviluppo e utilizzo dei
biocarburanti.
2.3 Obiettivi
I biocarburanti, per esprimere il loro potenziale, hanno
bisogno di mercati unificati e ramificati; il Progetto BioNETT mira a collegare
tra loro questi mercati a livello regionale. Collegando tra loro fornitori e
utenti sia in un contesto rurale che cittadino, il progetto si prefigge
l'obiettivo di migliorare i mercati sviluppando le conoscenze degli attori della
filiera e fornendo potenziali fonti di supporto a tutti gli interessati.
Inoltre permette di migliorare la conoscenza in materia da parte dei quadri
dirigenziali delle flotte pubbliche e private, a livello locale, nazionale ed
europeo.
Ogni partner partecipante al progetto ha il compito di
contribuire allo scambio di informazioni.
Il progetto ha tratto beneficio dall'attuale crescita di
interesse sui biocarburanti che si osserva sia nel settore pubblico che
privato, che hanno espresso parere positivo verso gli obiettivi generali.
2.4 Risultati raggiunti
- Dieci network regionali sui biocarburanti.
- Cinque progetti sull’utilizzo
dei biocarburanti nel settore dei trasporti, che determinano una riduzione
nelle emissioni di CO2 pari a 1.500 tonnellate all’anno.
- Pubblicazione della
documentazione di progetto sia in internet (http://cti2000.it/Bionett_ita.htm) che tramite 500 manuali pratici e 100 CD-ROM disponibili presso le sedi dei
partner del progetto.
- Uno sportello informativo sui
biocarburanti.
- Identificazione di due
progetti pilota per la produzione, distribuzione e/o utilizzo di biocarburanti
in ognuno dei Paesi partner di progetto e, dove possibile, la loro implementazione.
- Produzione e divulgazione di
strumenti tecnici per stimolare la produzione e l’utilizzo dei biocarburanti
nel settore dei trasporti pubblici e privati.
2.5 Durata
Inizio 01/01/2006
Fine 31/08/2008
Budget (EUR) 1.148.305,0
Contributo UE 50% 574.152,5
3 PARTNER BIO-NETT
3.1 NELEEAC - Centro di Consulenza per l’Efficienza Energetica del Nord Est di Londra, UK
Il Centro di Consulenza per l’Efficienza Energetica del
Nord Est di Londra (NELEEAC) è stato istituito nel 1994 con lo scopo di fornire
consulenze gratuite ed imparziali nelle circoscrizioni londinesi di Newham,
Redbridge, Waltham Forest, Enfield, Barking & Dagenham e Haringey.Il
NELEEAC offre i suoi servizi ad una delle più grandi aree di Londra.
The Energy Centre, 31
Church Hill, Walthamstow,
Tel: +44 208 509 4366, Fax:
+44 208 520 9882,
Email: mpont@lessenergy.co.uk
http://www.lessenergy.co.uk/NELEEAC_home.htm
3.2 ANATOLIKI S.A - Agenzia Regionale per l’Energia della Macedonia Centrale, GRECIA
La Regione della Macedonia Centrale e l’Agenzia per lo
Sviluppo Locale «ANATOLIKI S.A.» hanno istituito l’ Agenzia Regionale per l’Energia della Macedonia Centrale (REACM)
nel 1997, grazie al programma SAVE dell’Unione Europea. Il REACM opera
all’interno della struttura dell’Agenzia per lo Sviluppo Locale ANATOLIKI S.A..
Le sue attività principali includono: Acquisizione di Dati per Produzione &
Consumo di Energia, Supporto alle Autorità Regionali e Locali nella
pianificazione della politica energetica. Attività di Divulgazione e Promozione
per Tecnologie RES e RUE, Formazione e Educazione, Supporto all’Industria
Locale, alla SME e al settore Commerciale, Valutazione di Proposte di
Investimento RES e RUE per Applicazioni Industriali e Residenziali.
1st km
Thermi-Triadi Rd, Gold Center No 9, P.o. Box 60497, 57001 Thermi, Grecia
Tel: +30 2310 463 930, Fax:
+30 2310 486 203,
Email: reacm@anatoliki.gr - http://www.anatoliki.gr
3.3 MEA - Agenzia Municipale per l’Energia, Ruse, BULGARIA
L’Agenzia Municipale per l’Energia – Ruse, opera nella
Regione di Ruse e nel Comune di Ruse, nel nord della Bulgaria. È stata fondata
nel 2001 come un’organizzazione ‘non-profit’. Le sue attività principali
includono formazione e campagne per la promozione di RUE e RES. Inoltre, il MEA
lavora in stretta collaborazione con il Comune, l’Università di Ruse “Angel
Kantchev”, imprese locali e altri stakeholders dal settore pubblico e privato
sulla promozione di biogas e biocarburanti, su applicazioni per RES ed
efficienza energetica e sullo sviluppo di programmi e strategie a livello
comunale. I principali soggetti interessati dalle sue attività sono
Amministratori degli Enti Comunali, Ricercatori, Scuole, Gestori di Servizi
Pubblici, Società Private, Cittadini Consumatori, e altri.
3A Ferdinand blvd, fl.4, 7000
Ruse, Bulgaria, Tel./Fax: + 359 82 82 12 44
E-mail: mea.ruse@gmail.com
3.4 ESS - Agenzia per l’Energia del Sud Est, SVEZIA
L’Agenzia per l’Energia del Sud
Est Svezia sta operando su commissione della Agenzia Svedese per l’Energia e le
autorità regionali delle due regioni del sud est, Kalmar e Kronoberg. L’Agenzia
ha 13 impiegati e uffici in ogni regione. Il suo obiettivo principale è
promuovere lo sviluppo di infrastrutture regionali per l’energia più efficienti
e sostenibili. Tutto il lavoro a livello energetico e ambientale effettuato
mira a creare ricadute positive nei settori regionali pubblici e privati
dell’edilizia, nei settori agricolo e silvicolo e in quello finanziario.
L’agenzia opera anche come centro di informazione e sviluppo per l’intero
settore energetico. Le strategie di pianificazione energetica e l’assistenza
nell’implementazione di politiche energetiche sono tutte componenti base del
suo lavoro.
Pg
Vejdes väg 15, S- 351 96 VÄXJÖ, Svezia
Tel:
+46 470-72 33 20, Fax: +46 470-77 89 40
Email: info@energikontorsydost.se - http://www.energikontorsydost.se
3.5 BAPE - Bałtycka Agencja Poszanowania Energii SA – Agenzia Baltica per la Conservazione dell’Energia, POLONIA
L’Agenzia baltica per la Conservazione dell’Energia è
stata istituita nel 1996. L’Agenzia collabora attivamente con le compagnie
energetiche e ambientali in Polonia ed Europa partecipando a molti progetti e
programmi polacchi ed europei. Le sue principali attività si focalizzano
sull’efficienza energetica, l’implementazione di RES, la pianificazione di
politiche energetiche. La BAPE fornisce assistenza ad autorità locali e
regionali, compagnie che forniscono servizi energetici, produttori e utenti di
RES, compagnie private e utenti finali dell’energia, tramite certificazione
energetica, pianificazione e studi di fattibilità. La divulgazione di
informazioni, la promozione, l’educazione e la formazione in questo campo sono
anch’esse di grande importanza per la BAPE.
ul.
Budowlanych 31, 80-298 Gdańsk, Polonia
tel: +48 58/
347 55 35, fax: +48 58/ 347 55 37
email: bape@bape.com.pl - http://www.bape.com.pl
3.6 TEA - Agenzia per l’Energia di Tipperary, IRLANDA
La TEA è stato costituita sotto il Programma SAVE
dell’Unione Europea nel marzo 1998. Il suo obiettivo è quello di “ridurre le
emissioni di anidride carbonica nella Contea di Tipperary incentivando e
contribuendo all’implementazione della pratica migliore nel settore
dell’energia sostenibile”. La TEA ha ampia conoscenza ed esperienza nella
certificazione energetica, nell’integrazione di energie rinnovabili, in studi
di fattibilità, ecc. I servizi che fornisce includono: servizi per l'energia sostenibile e di efficienza energetica per le autorità locali; servizi di sviluppo dell'energia rinnovabile, servizi di diagnosi energetica degli edifici, servizi di promozione del trasporto sostenibile, servizi di analisi e monitoraggio, programmi informativi.
Craft Granary, Church St,
Cahir,Co.
Tel: +353 052 43090, Fax:
+353 052 43012
Email: info@tea.ie - http://www.tea.ie
3.7 RMS - Riga Managers School, LETTONIA
La RMS è stata fondata nel 1993. É una delle società di
consulenza leader in Lettonia. Attualmente la RMS è composta da quattro
dipartimenti: RMS-Consulenza, RMS-Forum, RMS-Reclutamento e RMS-Sviluppo. Il dipartimento RMS-Consulenza offre un’ampia
gamma di servizi di consulenza, da seminari di formazione a progetti
corporativi, focalizzandosi nelle aree strategiche dell’ingegneria finanziaria,
marketing, formazione del personale, sviluppo e comportamento organizzativo. Essa
utilizza sia metodologie internazionali adattate all’ambito lettone sia metodi
originali sviluppati da consulenti professionisti locali con lunga esperienza
di lavoro a capo di compagnie lettoni e straniere. La RMS ha iniziato ad
operare attivamente nel settore dell’energia rinnovabile dal 2003, con il suo
coinvolgimento nei Progetti dell’Unione Europea.
Elizabetes 45/47, LV-1010,
Riga, Lettonia
Tel: +371-733 43 46, Fax:
+371-733 43 50
Email: rms@rms.lv - http://www.rms.lv
3.8 SWEA - Agenzia per l’Energia Severn Wye, REGNO UNITO
L’Agenzia per l’Energia Severn Wye (SWEA) è un’Agenzia
locale SAVE nel distretto di Forest Of Dean nella regione sud ovest del Regno
Unito. La SWEA lavora per promuovere l’uso razionale di energia e di fonti di
energia rinnovabili in tutti i settori, operando con un’ampia gamma di
stakeholders. L’ente è stato fondato nel 1997. Il lavoro sull’energia
sostenibile effettuato dalla SWEA include: consulenza, formazione e
miglioramento della conoscenza, promozione dell’utilizzo razionale dell’energia
e di fonti di energia rinnovabile, collaborazione con i Comuni per sviluppare
strategie sull’energia e sul cambiamento climatico, sviluppo di incentivi a
favore dell’energia sostenibile, ricerca multi-disciplinare sull’energia
sostenibile.
Severn Wye Energy Agency
Ltd, Unit 6/15 The MEWs
Tel: +44 01594 545360, Fax: +44 01594 545361
Email: kierson_@_swea.co.uk - http://www.swea.co.uk
3.9 ARGEM - Agenzia per la Gestione dell’Energia nella Regione di Murcia, SPAGNA
L'ARGEM è un’Agenzia SAVE istituita nel 2001. Il suo
scopo è di educare gli utenti e diffondere il principio dell’utilizzo razionale dell’energia, delle
misure di risparmio energetico e le pratiche migliori di efficienza energetica.
I principali obiettivi della ARGEM sono: dare una risposta effettiva alle
necessità di diffusione dell’utilizzo di Energie Rinnovabili all’interno del
territorio della Comunità Autonoma della Regione di Murcia, incrementare la
consapevolezza di tutti i gruppi sociali a riguardo della necessità
dell’utilizzo efficiente dell’energia, promuovere la loro partecipazione nelle
pratiche migliori di risparmio energetico per velocizzare lo sviluppo delle
Fonti di Energie Rinnovabili e incoraggiare il loro utilizzo elaborando
campagne informative e altre attività rilevanti.
C/Pintor Manuel Avellaneda,
No 1-1 Izda, 30.001, Murcia, Spagna
Tel: +34 968 22 38 31, Fax:
+34 968 22 38 34
Email: info@argem.es - http://www.argem.es/
3.10 CTI Energia e Ambiente - Comitato Termotecnico Italiano, ITALIA
Il CTI, istituito a Milano nel 1993 e affiliato ad UNI
(Ente Nazionale Italiano di Unificazione), ha la responsabilità di sviluppare
norme tecniche nei vari settori della produzione, distribuzione e utilizzo di
energia termica. Il CTI, per conto di UNI, collabora con ISO e CEN per la normazione
relativa a, tra gli altri argomenti, Biocarburanti e Biocombustibili (CEN/TC
335 e Progetto BIONORM) e Biomassa (CEN/TC 383 sulla Sostenibilità della
Biomassa). Il CTI è anche un’ente di ricerca estremamente attivo in vari
settori sempre connessi con l'energia e lo sviluppo energeticamente sostenibile.
Il CTI recentemente ha condotto
parecchi studi sulle energie rinnovabili, per l’applicazione di tecnologie che
utilizzano biomassa, per la promozione di biocarburanti per il trasporto e per
lo sviluppo della sostenibilità energetica in particolari zone d’Italia e anche
in altre aree del mondo (per es. in Sri Lanka).
Via Scarlatti 29, 20124 Milano, Italia
Tel: + 39 02 266.265.1, Fax: + 39 02 266.265.50
Email: cti@cti2000.it - http://www.cti2000.it/
"Biocarburante" è un termine generale che definisce i carburanti rinnovabili per l'autotrazione derivati da coltivazioni dedicate, quali ad esempio girasole, frumento o barbabietole da zucchero, e da materiali organici di scarto come per esempio oli residuali, umido da raccolta differenziata e reflui zootecnici.
Esistono tre principali biocarburanti:
• Biodiesel - è un biocarburante con caratteristiche energetiche simili a quelle del gasolio per autotrazione, con il quale viene generalmente miscelato in percentuali variabili, che può essere utilizzato nella maggior parte dei veicoli a ciclo diesel. E' prodotto a partire da oli vegetali, grezzi o raffinati, come l’olio di colza e girasole, e/o da oli vegetali esausti provenienti dal circuito della ristorazione.
• Bioetanolo – è un biocarburante con caratteristiche simili alla benzina con la quale può essere miscelato in varie percentuali e può venir utilizzato in veicoli equipaggiati con motori a ciclo otto (alimentati normalmente con benzina convenzionale) tal quali o modificati (per percentuali di etanolo elevate). Viene prodotto dalla fermentazione di zuccheri semplici o complessi (amidi) provenienti da coltivazione dedicate quali canna da zucchero, mais o frumento, patate.
• Biometano – è un biocombustibile gassoso prodotto della digestione anaerobica della sostanza organica contenuta in varie matrici come ad esempio i reflui zootecnici o la frazione umida dei rifiuti urbani proveniente da raccolta differenziata. Il gas prodotto dalla digestione dei residui, che contiene circa il 60% di metano, viene arricchito fino al 95% in metano per poter essere utilizzato come carburante nei motori alimentati normalmente a metano.
I biocarburanti, nell'intero loro ciclo di vita, causano bassi livelli di emissione di gas serra, se comparati con i combustibili fossili, e, generalmente, possono essere considerati una fonte locale di carburante. Queste due caratteristiche permettono di rispondere a due questioni chiave nella politica energetica europea: i cambiamenti climatici e la necessità di ridurre le emissioni di anidride carbonica nel settore dei trasporti e l’esigenza, da parte dell’Europa, di ridurre la propria dipendenza dall’importazione di petrolio. Come conseguenza, varie formule di incentivazione sono state messe in atto in vari Stati dell’Unione Europea per ridurre i costi di gestione dei veicoli alimentati biocarburanti.
Come ultima considerazione, ma non meno importante, la produzione locale di biocarburanti contribuisce a diversificare le produzioni agricole, a favorire l’economia rurale e a migliorare la qualità dell’aria a livello locale.
Il 70% dei Biodiesel europeo è prodotto attraverso la esterificazione dell’olio di colza, mentre il rimanente 30% è derivato da olio di girasole, oli esausti vegetali e grassi animali (dall’industria alimentare). Altre materie prime stanno però entrando sul mercato; è il caso, ad esempio dell'olio di palma importato dai Paesi del sud-est asiatico. Ad oggi sono circa 40 gli impianti di produzione nell’Unione Europea e sono dislocati principalmente in Germania, Italia, Austria, Francia e Svezia. La produzione europea di Biodiesel nel 2005 è stata superiore alle 3,18 milioni di tonnellate, con un significativo un aumento del 65% rispetto all’anno precedente.
La resa in Biodiesel per ettaro dipende ovviamente dalla coltura
utilizzata, ma è comunque indicativo fare riferimento alla produttività media
europea (pesata per tipo di coltura) che è attualmente stimata intorno ai
Con i modesti incrementi di produttività agricola attesi nei prossimi anni, si stima che se il Biodiesel dovrà sostituire il 5% dell’utilizzo europeo di gasolio per autotrazione entro il 2010, come stabilito nella Direttiva 2003/30/CE dell'8/5/2003 sulla promozione dell'uso dei biocarburanti o di altri carburanti rinnovabili, dovrà essere utilizzato circa il 15% della superficie coltivabile in Europa e una tale superficie sarebbe superiore a quella che si prevede debba essere dedicata alla produzione di semi oleosi. Per questo motivo per raggiungere gli obiettivi europei sul biodiesel si dovrà rivedere la pianificazione del suolo agrario e ci si dovrà appoggiare all'importazione di oli da paesi extra UE, come ad esemio l'olio di palma.
La canna da zucchero ed il mais sono le materie prime maggiormente impiegate per la produzione di biodiesel grazie a storici accordi agricoli rispettivamente in Brasile e negli Stati Uniti. In Europa il Bioetanolo è prodotto utilizzando frumento (50%), orzo (20%) e barbabietole da zucchero (30%), e la produzione europea di bioetanolo nel 2005 ha superato i 910 milioni di litri, con un aumento del 73% rispetto all’anno precedente. I principali poli europei di produzione sono in Spagna, Germania, Svezia e Francia. La resa in bioetanolo per ettaro dipende ovviamente dalla coltura utilizzata, ma è possibile riferirsi alla produttività media europea (pesata per tipo di coltura) che è attualmente stimata intorno ai 2790 litri per ettaro (basata su una resa media in materia prima di 7 tonnellate per ettaro e 400 litri di etanolo per tonnellata di materia prima). Con i minimi incrementi di produttività agricola attesi nei prossimi anni, si stima che se il bioetanolo dovrà sostituire il 5% dell’utilizzo europeo di benzina entro il 2010, dovrà essere utilizzato circa il 5% della superficie coltivabile in Europa, e una tale superficie, contrariamente a quanto detto per il biodiesel, sarebbe sicuramente inferiore a quella che si prevede debba essere dedicata alla produzione totale di biocarburanti. Questo consentirebbe di rendere più facile il raggiungimento degli obiettivi di produzione di bioetanolo rispetto a quelli per la produzione di biodiesel. E' utile sottolineare che sebbene il bioetanolo possa essere prodotto con successo nei climi temperati, i climi tropicali sono più adatti per garantire una alta produttività – in Brasile, con la canna da zucchero si producono circa 6200 litri per ettaro (stima basata su una resa della coltura di 69 tonnellate e 90 litri per tonnellata). La produttività di bioetanolo da canna è alta anche in India con rese di circa 5300 litri per ettaro.
Le altre fonti di materia prima citate non sono integrate in un sistema di raccolta così capillare come per i reflui civili e quindi è necessario affrontare le problematiche relative al loro collettamento di volta in volta. I rifiuti dell’agricoltura o le colture dedicare possono essere trattati in loco in piccoli digestori, come accade in Germania o in Italia, ma il processo è più efficace se si concentrano reflui e residui agricoli provenienti da più fonti in un unico impianto consortile. Per utilizzare il rifiuto alimentare (FORSU) è basilare separarlo dalle altre tipologie di rifiuto; per questo è conveniente realizzare un impianto di DA integrato in un sito di trattamento dei rifiuti.
Le risorse rinnovabili principali utilizzate nella produzione di biometano mediante digestione anaerobica (AD) sono:
• Fanghi da depurazione di acqua
• Reflui zootecnici
• Frazione Organica dei Rifiuti Solidi Urbani di provenienza domestica o commerciale (FORSU)
• Rifiuti da giardinaggio e gestione del verde
• Produzioni agricole dedicate
Coltivazioni specifiche, come per esempio silo mais (l’impiego di mais trinciato per la produzione di biogas è una realtà in Italia e nei paesi di lingua tedesca) o erbai da foraggio, possono essere convenientemente utilizzate come fonti aggiuntive di biomassa nel processo di digestione anaerobica. Tuttavia, la materia prima più comune utilizzata oggi in Europa è costituita dalle acque fognarie utilizzate in un trattamento di Digestione anaerobica integrativo del processo di depurazione. In Gran Bretagna circa il 75% dei reflui fognari è trattato in questo modo, ed il gas che ne deriva è utilizzato per produrre calore ed elettricità. A Lille, in Francia, il sistema fognario cittadino è fonte di materia prima per produrre biogas che è successivamente raffinato per essere utilizzato come carburante per gli autobus. Maggiori dettagli sono citati in una sezione dedicata a questo caso studio.
I reflui zootecnici, pur essendo ugualmente interessanti, presentano la caratteristica di essere disponibili in quantità relativamente limitate che richiedono impianti di piccola-media taglia dislocati sul territorio rurale e spesso lontani da utenze termiche rendendo spesso meno efficiente l'intero processo. Per questa ragione si osserva sempre più la costituzione di consorzi che, aggregando più aziende agricole, consentono interessanti ed efficienti economie di scala.
L’utilizzo di FORSU è ugualmente interessante ma richiede dei pretrattamenti per separare i materiali non "digeribili" ed eventualmente per sanificare (mediante pastorizzazione) la materia prima. In questi casi, generalmente, l'impianto di digestione anaerobica è integrato nell'impianto di gestione dei rifiuti
Ad oggi le prospettive di crescita della produzione di biometano si osservano proprio in questi ultimi due settori anche se la destinazione finale del biocombustibile è fortemente influenzata da fattori economici, variabili da Paese a Paese, quali: il prezzo di mercato dell'energia elettrica e dell'energia termica , le incentivazioni dell'energia elettrica (Certificati Verdi), il prezzo del biometano alla stazione di servizio.
Il termine Biodiesel si riferisce solitamente ai metil-esteri (infatti è anche conosciuto come metilestere di acidi grassi o FAME) prodotti attraverso la transesterificazione di oli provenienti da colture energetiche oleaginose quali colza (metil-estere di colza o RME), girasole (SME), palma e soia. Anche gli oli vegetali esausti (WVOs, UFO, ecc) o i grassi animali possono essere utilizzati come materie prime oleose per la produzione di Biodiesel.
Il termine Biodiesel, in una accezione più generale, può ricondursi anche ad oli puri di origine vegetale (SVO’s) non transesterificati utilizzati come combustibili per l’alimentazione di veicoli, caldaie e generatori elettrici ed al gasolio di sintesi prodotto attraverso tecnologie di trasformazione da gas naturale a liquido.
La lavorazione dei metil-esteri è relativamente semplice. Le materie prime oleose sono filtrate e pre-lavorate per rimuovere l’acqua ed i contaminanti, e sono quindi mescolate con alcool (di solito metanolo) ed un catalizzatore (di solito sodio o idrossido di potassio). Il processo rompe le molecole oleose (trigliceridi) in acidi grassi metil-esteri e glicerolo. La produzione industriale di Biodiesel conta due sottoprodotti di valore non trascurabile: la glicerina, utilizzata nell’industria chimica, farmaceutica e cosmetica, e i panelli grassi, costituti da residui solidi vegetali dei semi, utilizzabili dall’industria mangimistica. E’ fondamentale considerare anche questi due sottoprodotti quando si valuta l’impatto ambientale e gli aspetti economici relativi alla produzione del Biodiesel.
Poichè il processo di conversione è relativamente semplice, il biodiesel
può essere prodotto in impianti di taglia variabile: aziende agricole o piccole
attività in grado di produrre da
Il processo di produzione dell'etanolo dipende dalle materie prime impiegate. Quando si utilizza una materia prima a base di zucchero, la pianta è prima frantumata e setacciata per separare le componenti zuccherine, poi si uniscono all'impasto dei lieviti per indurre la fermentazione degli zuccheri con la conseguente produzione di alcool e anidride carbonica. La frazione liquida è quindi distillata per produrre etanolo alla concentrazione richiesta dal mercato. La distillazione si spinge all'estremo quando l’etanolo deve essere mescolato alla benzina; in questo caso infatti è necessario che sia “anidro”. Negli impianti che utilizzano come materia prima la canna da zucchero, le “bagasse” (le fibre legnose composte da cellulosa e lignina che rimangono dopo l’estrazione del succo dalla canna) vengono solitamente bruciate per produrre calore di processo.
Quando si utilizza un cereale amidaceo come materia prima, il processo produttivo ha inizio con la separazione, la selezione e la macinatura dei semi, poi sono utilizzati degli enzimi (le amilasi) per convertire gli amidi in zuccheri fermentabili. Da questo punto in poi il processo è simile a quello impiegato per le colture zuccherine, sebbene in questo caso vengano impiegati combustibili fossili (solitamente gas naturale) per produrre il calore di processo.
Il processo di produzione di etanolo da cereali dà origine anche ad alcuni sottoprodotti interessanti, come per esempio un mangime animale ricco di proteine (il cosiddetto Distillers Dry Grain with Soluble o DDGS) o prodotti dolcificanti, a seconda della materia prima specifica impiegata e del processo utilizzato.
La produzione di bioetanolo è un processo industriale sensibilmente più complesso di quello descritto per la produzione di biodiesel e quindi tgeneralmente viene svolto in impianti di taglia maggiore al fine di consentire le necessarie economie di scala per rendere l'attivitò sostenibile economicamente. Un tipico impianto per la produzione di etanolo può produrre tra le 50.000 e 200.000 tonnellate all’anno mentre un impianto di biodiesel da 50.000 tonnellate/anno è considerato medio grande.
Il biometano viene prodotto attraverso un processo costituito da 3 fasi:
• Pre-trattamento – questa fase comprende tutte le tecniche di selezione, triturazione e miscelazione della materia prima per renderla compatibile con la successiva fase di digestione;
• Digestione – è il processo principale durante il quale la sostanza organica è stabilizzata e trasformata in biogas e digestato. Quest'ultimo è il residuo finale del processo;
• Raffinazione – questo è il processo in cui il biogas grezzo, al 60% circa di metano, è trasformato in un combustibile ad alto contenuto di metano (≥ 95%) eliminando la CO2 ed altre impurità e contaminanti.
Il processo di digestione dura mediamente 15-20 giorni a seconda della materia prima e della tecnologia utilizzata; sono comunque possibili durate anche molto superiori (mesi). Le principali tipologie di processo di digestione anaerobica sono:
• Processo termofilo e mesofilo
– il processo mesofilo si svolge a una temperatura di circa
• Sistemi a singolo stadio o multistadio – un digestore a singolo stadio svolge tutte le fasi del processo di digestione in un unico vascone, mentre il digestore multistadio ottimizza il processo in diversi vasconi (predigestore, digestore, postdigestore).
• Sistemi in batch (discontinui) o Sistemi in continuo – come suggerisce la definizione alcuni sistemi funzionano in modalità discontinua: in questo caso il digestore è caricato completamente con la materia prima che successivamente viene asportata completamente una volta trascorso il tempo di ritenzione necessario per completare la digestione anaerobica, mentre i sistemi a flusso continuo comportano un’immissione continua di materia prima nel sistema ed una contemporanea estrazione di gas e digestato.
La quantità di biogas prodotto, e la percentuale di
metano contenuta nello stesso, dipendono sia dalla materia prima impiegata che
dalla tecnologia di conversione utilizzata. In generale i reflui fognari, il
liquame e il letame tendono a produrre meno gas del rifiuto di origine
alimentare e delle coltivazioni dedicate (silo mais), ed i digestori mesofili
monofase producono meno biogas dei digestori termofili multistadio. I digestori
più semplici che trattano reflui fognari possono produrre
Oltre al biogas il processo di digestione anaerobica produce il digestato come residuo/sottoprodotto finale; esso è composto da una frazione solida e da una liquida e viene generalmente utilizzato come fertilizzante organico da distribuire sul terreno in sostituzione di fertilizzanti chimici. Questo è uno degli aspetti chiave legati alla produzione di biogas. Infatti l’attuale legislazione nazionale impone stretti vincoli sui quantitativi e sulla qualità dei fanghi che possono essere utilizzati direttamente come ammendanti agricoli.
In modo simile a quanto visto per il biodiesel, la produzione di biogas/biometano ottenuta dalla digestione anaerobica può essere ottenuta in impianti di taglia diversa. In un contesto rurale (osservabile soprattutto nei paesi di lingua tedesca e in Italia) sono abbastanza diffuse aziende agricole con impianti di taglia medio piccola per la produzione di energia elettrica e termica. In contesti più urbanizzati sono diffusi impianti centralizzati di maggiori dimensioni in grado di processare una ampia gamma di materie prime e di produrre sia biogas per fini energetici (come accade nel Regno Unito) sia biometano come carburante per veicoli (come accade in Svezia).
I biocarburanti liquidi quali biodiesel e bioetanolo, grazie alle loro caratteristiche chimico fisiche che li rendono miscibili a gasolio e benzina, possono generalmente essere distribuiti all'utente finale utilizzando le medesime infrastrutture (rete) utilizzata per i combustibili fossili equivalenti. Quando sono utilizzati in miscele a basso contenuto, del 10% o meno di biocombustibile, non sono richieste modifiche nella rete distributiva; tuttavia, per miscele a contenuto maggiore, ci sono alcuni aspetti da considerare:
• Il biodiesel puro e
soprattutto le miscele hanno una minor "conservabilità" rispetto al
gasolio - minore stabilità all'ossidazione della componente biogenica e instabilità
delle miscele - quindi viene generalmente suggerito un tempo di stoccaggio
massimo variabile da
• Il biodiesel ha un punto di scorrimento elevato quindi inizia a solidificare a temperatura leggermente più elevate rispetto al gasolio. Per questo motivo è necessario aggiungere additivi specifici, cosa che avviene puntualmente con il biodiesel attualmente in commercio, che ne mantengono la necessaria fluidità alle basse temperature.
• Il bioetanolo è fortemente igroscopico, ovvero assorbe umidità dall'aria o entra facilmente in miscela con l'acqua presente nei serbatoi o nei tank di stoccaggio, e quindi è importante, soprattutto per le miscele ad alto contenuto, che non sia presente acqua all’interno del sistema di distribuzione.
• Sia il biodiesel che l’etanolo possono corrodere alcuni elastomeri, metalli e gomme, quindi serve prestare attenzione a questi componenti quando presenti negli impianti della rete di distribuzione.
Il biometano è solitamente stoccato e utilizzato presso il sito di produzione o nei suoi immediati dintorni, dato che è più complesso da trasportare rispetto ad un combustibile liquido. Per essere utilizzato in un veicolo viene comunque compresso o liquefatto e immagazzinato in bombole. In alternativa il biometano può essere compresso direttamente durante le operazioni di rifornimento del veicolo, processo noto come ricarica lenta dato che impiega parecchie ore per essere portato a termine, oppure viene pre-compresso per il rifornimento rapido.
Nel caso sia necessario trasportarlo a distanza i metodi più efficienti consistono nell’immetterlo nella rete di distribuzione del gas naturale, come avviene in Svezia, oppure nel liquefarlo e trasportarlo in contenitori appositi (autocisterne, bombole, ecc). La prima soluzione è ideale poiché permette l’utilizzo di una rete di distribuzione esistente rendendo il prodotto sempre disponibile. Il trasporto di gas liquefatto solitamente si effettua invece quando il combustibile è utilizzato direttamente in tale forma o è assente una vera e propria rete di distribuzione.
Mentre alcune case automobilistiche (p.e. VW e BMW) hanno progettato una gamma di veicoli a motore che possono funzionare sia con gasolio che con Biodiesel puro (secondo determinati requisiti del combustibile), la maggioranza delle garanzie sui motori di veicoli cosiddetti leggeri (light-duty) sono valide solo per un utilizzo con miscele che contengano una percentuale di Biodiesel fino al 5%. Tuttavia, un numero considerevole di studi suggerisce che molti veicoli diesel convenzionali possono utilizzare miscele che contengono fino al 20% di Biodiesel senza riportare problemi significativi. Dando per scontato però che una considerevole quota di gasolio convenzionale è addittivato con un contenuto di Biodiesel pari al 5% (B5), molti guidatori avranno già utilizzato questo biocarburante senza esserne consapevoli. Ad esempio questo avviene oggi in Italia mentre il Francia tutto il gasolio venduto in rete è in realtà una miscela B5.
Varie fonti bibliografiche mettono in evidenza che molti motori diesel funzionano meglio con il Biodiesel in quanto offre buone proprietà lubrificanti anche se contenuto in minima percentuale nelle miscele. Ciò riduce l’usura del motore, ne allunga la vita e compensa (in parte) il minore contenuto energetico del biocarburante (circa il 10% in meno rispetto al gasolio di origine minerale). Poiché il FAME puro è un blando solvente, di fatto pulisce il serbatoio ed il tubo di alimentazione dei veicoli che hanno utilizzato in precedenza gasolio tradizionale – molti produttori di Biodiesel raccomandano quindi che il filtro del combustibile venga pulito dopo il passaggio alla miscela di Biodiesel. Il Biodiesel possiede anche un alto numero di cetano rispetto al combustibile convenzionale; questo comporta una maggiore facilità di accensione e un miglioramento sensibile del comportamento in combustione.
Tuttavia sono emerse diverse questioni pratiche legate all’utilizzo del Biodiesel. Poiché le miscele con metilestere a basso tenore come il B20 sono caratterizzate da una viscosità superiore rispetto al diesel di origine minerale, il combustibile può raggiungere lo stato di “gel” nella stagione fredda creando problemi nell’accensione a freddo.
Gli oli vegetali esausti di bassa qualità utilizzati tal quali o modificati possono anche intasare i tubi di alimentazione ed i filtri del combustibile o formare un’emulsione nel condotto di ritorno del tubo di alimentazione dagli iniettori del combustibile al serbatoio. Possibili soluzioni includono l’utilizzo di un filtro per il carburante riscaldato o addirittura di un serbatoio riscaldato (che in alcuni modelli di automobili è di serie). Un additivo specifico per il CFPP (cold filter plugging point o punto di ostruzione del filtro a freddo) può essere utilizzato per ovviare a questi problemi di accensione. Uno svantaggio potenziale più serio è invece rappresentato dall’incompatibilità del Biodiesel con certi tipi di elastomeri e con componenti composti di gomma naturale. Per questo motivo alcune parti di motore (tubi di gomma, guarnizioni e giunti) sono solitamente sostituite da altre non in gomma in caso di utilizzo con miscele ad alta percentuale di Biodiesel
A
causa dei potenziali problemi di compatibilità con i motori la maggioranza
delle garanzie per veicoli sono ancora rilasciate solamente per miscele fino al
5%. Per consentire ai produttori, ai fornitori di combustibili ed agli
utilizzatori di ridurre e gestire questi potenziali problemi, sono state
sviluppati degli standard nazionali ed europei sul Biodiesel per integrare le
specifiche sul gasolio convenzionale.
A
solo titolo informativo si segnala che UNI ha in catalogo anche
Il Bioetanolo è adatto per l’utilizzo come combustibile per i veicoli a motore – a temperatura ambiente è allo stato liquido e può essere manipolato in maniera simile ai combustibili tradizionali.
In più, l’alcool ha un alto numero di ottano e quindi consente rapporti di compressione elevati migliorando l’efficienza e la performance del motore. A riprova di tutto questo si segnala come l’etanolo sia spesso utilizzato come combustibile nelle gare automobilistiche. Se paragonato alla benzina, l’etanolo evidenzia una bassa densità energetica (in volume) che si riflette in un maggiore consumo di combustibile per km (circa del 50%). Il bioetanolo può anche essere utilizzato in forma pura o “idrata” (4% di acqua sul volume) in veicoli dedicati, o come miscela “anidra” composta da bioetanolo e benzina.
Per convertire un veicolo con motore a benzina al funzionamento con bioetanolo puro è consigliabile considerare l’opportunità di aumentare il volume del serbatoio proprio a causa della minore densità energetica del combustibile. Inoltre, poiché i combustibili a base di alcool possono erodere alcuni elastomeri ed accelerare la corrosione di alcuni metalli, determinati componenti potrebbero dover essere sostituiti. Utilizzato in forma pura il bioetanolo evapora con difficoltà alle basse temperature e quindi i veicoli funzionanti con etanolo puro (E100) hanno difficoltà di avviamento nella stagione fredda. Per tale ragione il bioetanolo di solito è miscelato con una piccola percentuale di benzina in modo da migliorarne l’accensione: la E85 è per questo la miscela ad alta percentuale di bioetanolo più comune. Le miscele a bassa percentuale di bioetanolo (fino alla E10) possono essere utilizzate dai motori a benzina più convenzionali (mantenendo valida la garanzia delle principali case costruttrici) le cui performance potrebbero leggermente migliorare.
Naturalmente, poiché il bioetanolo è utilizzato sempre più spesso come un additivo ossigenato (per migliorare la combustione) in sostituzione dell’MTBE (uscito di produzione perché pericoloso per la salute) molti guidatori avranno sicuramente già utilizzato il bioetanolo senza esserne consapevoli. L’utilizzo delle miscele E5-E10 inoltre permette di evitare la necessità di strutture dedicate e di una rete di distribuzione specifica, vere barriere all’utilizzo diffuso di miscele ad elevata percentuale di bioetanolo.
Ciò detto, il Brasile ha comunque dimostrato con successo che la distribuzione e l’utilizzo di miscele a media percentuale (E20-E25) è possibile anche su scala nazionale. Uno dei progressi più significativi raggiunti di recente è lo sviluppo di veicoli “flex-fuel” (FFVs) che sono in grado di operare con una gamma di miscele di bioetanolo fino alla E85. Un avanzato sistema di controllo individua automaticamente le caratteristiche del combustibile utilizzato e regola il motore di conseguenza. Nel biennio 2005/2006 la Ford, la Volvo e la Saab hanno lanciato sul mercato europeo modelli FFv a bioetanolo; circa 15000 versioni flex-fuel della Ford Focus sono già state vendute in Svezia, dove ci sono circa 200 stazioni di servizio che vendono combustibile E85. Anche in Italia il gruppo Marelli/Fiat ha sviluppato tecnologie interessanti. Meno comune, ma tecnicamente possibile, è l’utilizzo del bioetanolo nei veicoli diesel heavy-duty – il biocombustibile, conosciuto come E-diesel, è atomizzato ed immesso nel condotto di aspirazione dell’aria prima di essere miscelato e combusto con il diesel tradizionale. Prove condotte in Europa con discreto successo hanno comportato l’utilizzo di emulsioni composte dall’80% di gasolio tradizionale, dal 15% di bioetanolo e dal 5% di additivi solubili.
Il biometano può essere utilizzato negli stessi veicoli che impiegano comunemente il gas naturale o il metano di origine fossile. Le tre tipologie di veicoli attualmente in commercio che utilizzano metano sono:
· Veicoli Bi-Fuel (Bi-fuelled) – è la tecnologia più diffusa ed è utilizzata per le automobili e veicoli promiscui alimentati a gas o a benzina. Tali veicoli sono equipaggiati con motore a ciclo Otto (accensione per scintilla) e un doppio sistema di alimentazione che può funzionare sia con gas che con benzina. Il motore è quindi in grado di funzionare con entrambi i combustibili separatamente.
· Veicoli dedicati a gas – sono veicoli dotati di un motore a ciclo Otto (accensione per scintilla) ottimizzato per funzionare con il solo metano. Questa tecnologia è utilizzata spesso nel caso di veicoli pesanti, come camion e autobus, in sostituzione dei motori a gasolio convenzionale.
· Veicoli dual-fuel – sono veicoli che utilizzano un motore a ciclo diesel (accensione per compressione) e che funzionano con una miscela di gas e gasolio (solitamente 70% gas e 30% gasolio).
Il combustibile gassoso può essere immagazzinato nel veicolo in due stati: compresso o liquefatto. Più comune è l’utilizzo in forma compressa, come gas naturale compresso (CNG). Il gas è compresso ad alta pressione, circa 200 bar. Tuttavia, a parità di volume, il contenuto energetico del gas compresso è significativamente inferiore rispetto al contenuto energetico di un combustibile liquido come il gasolio. Un’alternativa è quindi quella di immagazzinare il gas in forma liquefatta, gas naturale liquefatto (LNG). In questo caso il gas viene raffreddato, oltre che compresso, per raggiungere lo stato liquido e allo stesso modo viene stoccato in serbatoi ad alta pressione raggiungendo una densità energetica superiore. Questo fa si che, sempre a parità di volume, il contenuto energetico del LNG sia maggiore di quello del CNG.
Se paragonato ad un veicolo a gasolio, un veicolo a gas è meno efficiente di un 15-20%, a causa della minor densità energetica del gas compresso. Questo problema è però parzialmente risolto con la produzione di gas liquefatto
Le principali problematiche legate all’utilizzo sia del biometano che del metano di origine fossile sono però connesse con il minor contenuto energetico del gas rispetto al gasolio che si traduce in una minor percorrenza con un litro di combustibile e con la rete di distribuzione che è sicuramente limitata rispetto a quelle dei combustibili liquidi tradizionali. Questo spiega come mai i principali utilizzatori di gas o biogas siano le flotte di veicoli dedicati come camion o autobus.
La disponibilità di veicoli a gas varia da paese a paese, riflettendo lo sviluppo dei singoli mercati nel paese di riferimento, ma in generale è commercializzata una vasta gamma di veicoli. Per esempio autovetture a gas sono distribuite dai varie costruttrici europee come Fiat, Opel, PSA, Ford, VW, Mercedes e Volvo.
La grande "promessa" che i biocarburanti offrono è data dalla loro capacità di essere "carbonio-neutrali"; in altre parole tutta l’anidride carbonica emessa durante il loro utilizzo è bilanciata dall’assorbimento di una stessa quantità di CO2 dall’atmosfera effettuato dalle colture da cui i biocarburanti derivano. In realtà però le varie fasi di produzione dei biocarburanti richiedono l’impiego di combustibili fossili per la produzione di fertilizzanti, per l'esecuzione di tutte le operazioni agricole, per il primo trattamento della materia prima e per la distribuzione e il trasporto del prodotto finale. Il totale delle emissioni di gas serra nell'intero ciclo di vita dei biocarburanti è quindi fortemente dipendente dal livello di meccanizzazione della fase agricola, dal processo tecnologico impiegato per la conversione delle colture e dal valore energetico dei possibili sottoprodotti.
Per quanto riguarda il biodiesel prodotto con le tecnologie attuali, vari studi dimostrano che le emissioni di gas serra sull'intero ciclo di vita sono ridotte del 40%-60% circa (dati basati su colture di colza) rispetto a quelle prodotte dal combustibile fossile equivalente. Processi tecnologici più efficienti, attualmente in fase di sviluppo, potrebbero ridurre le emissioni dei gas serra fino al 90%. Per il bioetanolo alcuni studi dimostrano che le emissioni di gas serra si riducono del 20%-40% (dati basati sulla coltivazione di grano). Il bioetanolo ottenuto dalla barbabietola da zucchero porterebbe ad una diminuzione del 40%-55%, mentre in Brasile, dove la canna da zucchero è la materia prima più diffusa, la riduzione è circa del 80%-90%. Per il biometano, le emissioni di CO2 al tubo di scappamento sono più basse di circa il 20% rispetto alla benzina, e del 5% rispetto a quelle del diesel. Tuttavia, il vero vantaggio del biometano si può osservare quando si considera l'intero ciclo di vita, per due ragioni: prima di tutto, è una fonte rinnovabile e in secondo luogo, provenendo da rifiuti organici, la sua produzione annulla una possibile sorgente di emissioni di metano che si osserva quando questi rifiuti si decompongono per via naturale. Quando questi due effetti sono combinati, si possono ridurre le emissioni di gas serra a valori vicini al 100% o più. A seconda della materia prima utilizzata per produrre il biogas, la riduzione di emissioni di CO2 può variare dal 75% (usando rifiuti urbani) fino al 200% (usando reflui zootecnici).
Confronto tra biocarburanti e carburanti fossili. Aspetti energetici ed emissioni.
Biocarburanti |
Consumo |
Ciclo di vita4 |
Al tubo di scappamento |
||||
Gas serra |
Ossidi di azoto NOx |
Particolato PM |
Monossido di carbonio CO |
Idrocarburi incombusti HC |
Carburanti fossili |
||
litri/100km |
grammi/km |
grammi/km |
grammi/km |
grammi/km |
grammi/km |
||
Biodiesel1 |
▲5%-10% |
▼40%-60% |
▲leggero aumento |
▼riduzione |
▼riduzione |
▼riduzione |
Diesel |
Bioetanolo2 |
▲50% |
▼20%-55% |
▲leggero aumento |
▼riduzione |
▼riduzione |
▼riduzione |
Benzina |
Biometano3 |
N/A |
▼75-200% |
▼riduzione |
▼riduzione |
▼riduzione |
▲riduzione |
Diesel |
Note: 1 Metil estere di colza; 2 Etanolo da grano e barbabietola da zucchero; 3 Biogas da rifiuti urbani/reflui zootecnici; 4 Concawe 2005; ▲: aumento rispetto al combustibile fossile di riferimento; ▼ riduzione rispetto al combustibile fossile di riferimento; |
|||||||