Brochure Rapporto Finale Siena

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INDICE
Sintesi del progetto
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Gli scenari dei biocombustibili: il caso dell’Olio Vegetale Puro
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Aspetti normativi per la produzione di energia da Olio Vegetale Puro
6
Esperienze realizzate in Italia sulla filiera dell’Olio Vegetale Puro
8
Criteri per lo sviluppo di una filiera aziendale
11
Le aziende e le filiere individuate dal progetto
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Fase agricola: la produzione del seme
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Fase di estrazione dell’olio
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Valutazioni tecniche
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Valutazioni economiche
18
Valutazioni ambientali
22
Conclusioni
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Riferimenti bibliografici
27
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Le aziende e le filiere individuate dal progetto
Dopo le prime fasi di acquisizione dei dati delle aziende individuate, seguendo i principali prerequisiti descritti in precedenza, sono stati proposti cinque progetti ad altrettante aziende agricole. I
progetti sono stati predisposti sulla base di un’indagine di fattibilità tecnico-economica, che ha evidenziato il punto di partenza, le superfici aziendali in gioco, i costi iniziali a carico dell’imprenditore,
il valore del cofinanziamento, la valorizzazione in ambito aziendale sia dell’energia che degli eventuali sottoprodotti.
I due più importanti progetti, per importi e superfici interessate, sono stati proposti alla “Tenuta Armaiolo” (Rapolano Terme) e alla “Cooperativa Maidicola” (Sovicille), e riguardavano la realizzazione,
per ciascuno, di un frantoio localizzato in azienda e di un cogeneratore di media taglia (200 KWe
circa). La superficie agricola necessaria per la produzione dell’Olio Vegetale Puro, per ognuno dei
progetti, è stata individuata in circa 470 ha, con una produzione di circa 330 t di Olio Vegetale Puro
e una coproduzione di circa 660 t di panello proteico da destinare all’alimentazione animale.
Il progetto dell’“Azienda Agricola Vergelle” (San Giovanni d’Asso) ha riguardato invece l’utilizzo dell’Olio Vegetale Puro per microcogenerazione termica ed elettrica. L’azienda commercia prodotti caseari da latte di pecora, integralmente autoprodotto. È dotata di caseificio interno, che rappresenta
un elemento fortemente energivoro, sul quale si è incentrata la progettazione. La superficie agricola
richiesta è stata individuata in 9 ha, con una produzione di 5,3 t di Olio Vegetale Puro e una coproduzione di panello proteico di circa 10 t annue, completamente riutilizzabile per l’integrazione proteica dei circa 500 capi ovini.
Il progetto dell’“Azienda Agricola Bagno a Sorra” (Siena) ha riguardato invece l’applicazione dell’Olio
Vegetale Puro alla trazione agricola. È stata infatti proposta la modifica al trattore di recente acquisto
(potenza 182 CV), tale da rendere il mezzo alimentabile con olio al 100%. Il trattore, valutando un
uso di circa 500-600 h/anno, necessita di 12.000 litri di carburante, producibili in circa 22 ha di superficie, con una coproduzione di 20 t di panello proteico. Da notare che l’azienda effettua coltivazione biologica, pertanto il panello
proteico prodotto potrebbe essere utilizzato per l’alimentazione di bestiame
ad allevamento biologico, con conseguente cospicua valorizzazione del coprodotto.
Il progetto dell’“Agrichiana Farming”
(Montepulciano) si è incentrato sull’uso
dell’Olio Vegetale Puro all’interno delle
pompe di irrigazione aziendali, il cui
cospicuo consumo di carburante è risultato evidente in fase di indagine
preliminare (fino a 600 litri/giorno di
carburante ciascuna). L’applicazione
proposta ha riguardato l’uso di una miscela di olio (10%) con gasolio agricolo
(90%), inizialmente su una pompa irrigua. Il limitato fabbisogno di olio vegetale puro in questa fase può essere coperto da poco più di 1
ha di girasole, pari a circa 1.000 litri di olio. L’azienda possiede inoltre una stalla con circa 350 capi
bovini, all’interno della quale si intende utilizzare la totalità del panello proteico coprodotto.
L’azienda ha manifestato un notevole interesse sia per il prodotto primario (olio) che per il coprodotto
(panello proteico), con una potenziale crescita dell’utilizzo di entrambi all’interno delle attività aziendali, fornendo quindi un esempio ottimale di filiera corta in ambito energetico-agricolo.
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Fase agricola: la produzione del seme
In tabella 1 sono riportati i dati agronomici relativi alla tecnica di coltivazione del girasole realizzata
in ciascuna delle cinque aziende agricole selezionate sul territorio per partecipare al progetto.
Dall’analisi dei sistemi di produzione, appare evidente come l’aratura estiva risulti la tecnica di lavorazione del terreno preferita dalla maggior parte degli agricoltori, per la possibilità sia di interrare
i residui della coltura precedente, sia,
soprattutto, di controllare la flora infestante che altrimenti occuperebbe il
terreno nel periodo lasciato vuoto dalle
colture.
In termini di nutrizione azotata, nelle
cinque aziende si distribuiscono generalmente da un minimo di 75 ad un
massimo di 139 kg di N/ha in forma
minerale, per lo più frazionato in uguali
dosi alla semina ed in copertura. Mentre alla semina l’apporto di azoto avviene mediante concimi minerali
composti comprendenti anche fosforo
e potassio, in copertura tutte le aziende
del progetto utilizzano urea. Fa ovviamente eccezione l’azienda 2, che essendosi convertita al biologico non
distribuisce alcun concime, neppure in forma organica, intendendo sfruttare la fertilità residua del
medicaio in precessione.
Il controllo delle infestanti nelle aziende 1, 3, 4 e 5 avviene mediante la distribuzione di antigerminello in pre-emergenza o post-emergenza precoce, in abbinamento ad un intervento meccanico di
sarchiatura e, occasionalmente, anche alla distribuzione di un disseccante in pre-semina. Nell’azienda biologica, invece, si effettua la sola sarchiatura in fase di copertura.
Le rese ordinarie in granella del girasole sono oscillate tra un minimo di 12 e un massimo di 35 q/ha.
La forte variabilità registrata tra le aziende va collegata alla diversa natura (da argillosi a franchi) e
giacitura dei terreni (da collinari a pianeggianti) con i valori massimi registrati nei terreni pianeggianti.
L’analisi critica dei risultati lascia intravedere la possibilità di ottimizzare la tecnica di coltivazione
non tanto dal punto di vista strettamente tecnico, quanto piuttosto da quello della sostenibilità agroambientale.
Innanzitutto sarebbe opportuno, ove possibile, ampliare e diversificare gli avvicendamenti introducendo specie diverse dal frumento, che rappresenta la coltura dominante in virtù dei limiti ambientali
dell’areale ai quali poche altre specie riescono ad adattarsi. Una valida opzione potrebbe passare
attraverso l’introduzione di colture di copertura leguminose nel periodo che intercorre tra la raccolta
del cereale e la semina del girasole, permettendo, da un lato, un uso efficiente delle risorse dell’ambiente e, dall’altro, di ridurre l’impiego di input esterni, primi fra tutti diserbanti e concimi minerali,
conseguendo anche notevoli vantaggi agronomici ed ambientali.
Una modifica degli avvicendamenti in tal senso permetterebbe inoltre di ottimizzare anche altri
aspetti tecnici. L’aratura, ad esempio, potrebbe essere sostituita, nei contesti più favorevoli, dalla semina su sodo del girasole sulla pacciamatura realizzata a seguito della devitalizzazione della coltura
di copertura leguminosa. In questo caso, oltre a ridurre i costi economici ed energetici legati all’aratura, si andrebbe anche a migliorare la fertilità fisica del terreno e, grazie al contributo della leguminosa, a diminuire sensibilmente l’apporto di fertilizzanti e diserbanti.
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tabella 1 - tecnica ordinaria di coltivazione del girasole nelle aziende del progetto
Fase di estrazione dell’olio
All’interno del Progetto S.I.En.A. l’olio è stato prodotto mediante un impianto di estrazione di piccola scala. Seguendo il modello consortile tedesco e austriaco, sviluppato per la colza, è stato utilizzato un impianto di estrazione meccanica a freddo.
Il sistema è costituito da due presse a vite capaci di processare 250 kg/h di seme di girasole, preventivamente essiccato all’8-9 % di umidità e opportunamente pulito. I prodotti principali sono
l’olio e il panello proteico: circa 80 kg/h di olio e 160 kg/h di panello.
All’interno della pressa i semi vengono spinti contro gli elementi della gabbia, in modo da far
uscire l’olio attraverso i setti opportunamente tarati per la specifica tipologia di oleaginosa, in questo caso il girasole. La costruzione della vite della pressa e le modalità di estrazione sono tali da
garantire un surriscaldamento massimo del seme inferiore a 80°C.
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Questa temperatura garantisce un olio idoneo all’utilizzo in motori e sistemi convertiti per l’Olio
Vegetale Puro.
L’olio subisce invece una prima decantazione ed è quindi pompato nei filtri pressa, progettati per
l’impianto specifico. La filtrazione permette di rimuovere dall’olio le particelle solide e le cere,
dannose in fase di stoccaggio ed utilizzo dell’olio. La fase di filtrazione è un elemento fondamentale per garantire la qualità dell’olio ottenuto.
Oltre all’olio il sistema permette anche di produrre panello proteico. Il panello rappresenta circa
i due terzi della massa entrante e la sua valorizzazione economica determina la sostenibilità dell’impianto. Il panello esce in testa alla vite pressato ed eventualmente pellettizzato, questo viene
trasferito mediante un nastro trasportatore allo stoccaggio temporaneo, per poi essere destinato
all’alimentazione animale, grazie al suo contenuto di proteine.
La resa reale misurata è risultata pari a circa il 32% in peso rispetto al seme in ingresso. Il consumo
energetico della fase di estrazione è stato misurato e, come valore medio, è stato stimato in 4,6
kWhe/t di seme. Tali valori sono soggetti a variazioni in base alla taglia dell’impianto, in particolare
tenderanno a ridursi, per kg di seme processato, all’aumentare della dimensione.
La qualità dell’olio è stata verificata mediante analisi chimico-fisiche specifiche. L’olio ottenuto è
risultato in larga parte compatibile con le specifiche dello standard tedesco DIN V 51605, preso
come riferimento iniziale per il progetto, anche se sviluppato per la colza e non per il girasole. I
risultati evidenziano come i parametri chiave per l’utilizzo dell’olio a scopi energetici siano particolarmente positivi, in particolare per il numero di iodio, risultato pari a 84 (maxDIN: 125).
(Tabella 2).
tabella 2 - caratteristiche dell’olio vegetale estratto
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Valutazioni tecniche
Sulla base delle esperienze realizzate nel mondo tedesco sull’uso della colza e dei risultati di progetti
locali sul girasole è possibile derivare alcune conclusioni di natura tecnica sulla filiera in oggetto.
L’Olio Vegetale Puro è un combustibile le cui caratteristiche sono molto variabili a seconda del processo e della materia prima utilizzata. Una standardizzazione è molto difficile e questo ad oggi condiziona l’utilizzo dell’olio in modo diffuso. La conversione energetica dell’Olio Vegetale Puro consiste
nella produzione di energia elettrica, calore e potenza meccanica. Dal punto di vista tecnico si possono adottare modifiche ai motori per renderli in grado di bruciare olio vegetale garantendo efficienza
e continuità di servizio. La prima differenza che si riscontra nell’utilizzo dell’OVP al posto del gasolio
è dovuta alla sua viscosità. L’olio ha infatti una viscosità che risulta, a temperatura ambiente, superiore
di un ordine di grandezza a quella del gasolio (OVP 40
mm2/s a 40°C; gasolio 3-5 mm2/s). Inoltre il potere calorifico
dell’olio è inferiore, anche se la maggiore densità ne limita
la differenza per litro (OVP 34 MJ/lt, gasolio 37 MJ/lt).
Il riscaldamento dell’olio contribuisce a ridurne la viscosità,
limitando gli effetti negativi sulle prestazioni dei motori e
sulla formazione dei depositi. Il solo riscaldamento del combustibile tuttavia non è sufficiente a garantire bassi livelli di
emissioni e un’elevata durata dei componenti. Il sistema di
gestione dell’alimentazione e i parametri operativi (pressioni
di iniezione ecc.) debbono essere opportunamente ritoccati
per realizzare una modifica efficace.
1. oLio VegetaLe nei motori
Le principali problematiche inerenti l’uso di Olio Vegetale
Puro in motori modificati sono ad oggi legate alla contaminazione dell’olio lubrificante da parte dell’olio vegetale;
questo costringe a più frequenti sostituzioni di olio lubrificante con aggravio sui costi di gestione.
In generale i motori modificati offrono buone prestazioni e
buona affidabilità se correttamente modificati per l’uso
dell’olio vegetale. Una misura dello stato di maturità tecnica
di tali sistemi è rappresentata dalla disponibilità commerciale di motori modificati dal costruttore stesso, per i quali valgono le garanzie standard. Un esempio
è quello dei trattori agricoli attualmente commerciati anche in versione bi-fuels gasolio ed Olio Vegetale Puro. Per queste macchine sono disponibili piani di manutenzione opportunamente studiati
che, se correttamente rispettati, permettono un normale esercizio e la stessa affidabilità delle versioni
a gasolio.
Per quanto riguarda le emissioni, le misure effettuate hanno dimostrato che modifiche ben realizzate
permettono di ridurre le emissioni inquinanti, in particolare di monossido di carbonio. Tendenze variabili a seconda della tecnologia sono invece state riscontrate per quanto riguarda gli ossidi di azoto.
2. oLio VegetaLe per cogenerazione
Attualmente le incentivazioni previste per la produzione di energia rinnovabile da biomassa rendono
la cogenerazione ad olio particolarmente interessante. I motori utilizzati per la produzione di energia
elettrica e calore permettono installazioni con potenze molto variabili, da pochi kW a qualche decina
di MW. Per le filiere corte un range di potenze di indubbio interesse è quello da 150 a 500 kW. In
questo segmento i cogeneratori hanno già prestazioni molto elevate, con rendimenti elettrici intorno
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al 40% e con consumi di circa 210 g/kWh di olio vegetale. La possibilità di recuperare il calore è
inoltre un’occasione per incrementare ulteriormente l’efficienza complessiva di sfruttamento della
biomassa.
Come esempio di richiesta di terreno agrario per un motore si può considerare un co-generatore da
480 kW elettrici, che lavori per 7.500 h. Il consumo di olio vegetale risulta quindi pari a circa 760
t/anno. Poiché un impianto di piccola scala che processi girasole ha una resa del 30-35%, si può
considerare una richiesta di semi di 2.300 t/anno. Con una resa media di circa 2,5 t/ha anno risultano
quindi necessari circa 920 ha di terreno in coltivazione.
tabella 3 - cogeneratore a olio Vegetale puro
figura 1: Viscosità – confronto tra
olio Vegetale puro e gasolio
figura 2: emissioni di monossido di
carbonio e di ossidi di azoto – confronto tra olio Vegetale puro, gasolio, nafta
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Valutazioni economiche
L’analisi economica della filiera prende in considerazione i costi di produzione del seme e, da questo,
dell’olio di girasole per valutare la convenienza degli investimenti, anche in relazione all’andamento
dei prezzi di mercato della granella di girasole e del combustibile agricolo.
1. anaLisi dei costi di produzione
Per la valutazione dei costi in fase agricola sono stati considerati i dati relativi a tre delle aziende
coinvolte nel progetto, per una delle quali sono state considerate due tecniche produttive distinte,
una più intensiva, l’altra più estensiva, con rese produttive di granella diverse. Data la variabilità dei
valori risultanti è indicato anche il valore medio per ciascun parametro.
tabella 4 - costi di produzione della granella di girasole
resa produttiva (t/ha) costo di produzione granella (€/ha) costo di produzione granella
Da una tonnellata di seme, in prima approssimazione, si otterranno 330 kg di olio (con densità 0,92
kg/l) e 670 kg di panello proteico. L’ipotesi prevede la produzione della granella in azienda, con trasformazione in olio effettuata in conto terzi. Per il panello proteico si ipotizza la vendita sul mercato,
anche se lo stesso potrebbe essere valorizzato internamente all’azienda, quando sia presente un allevamento zootecnico, come integrazione dei mangimi animali. I costi di produzione dell’olio vegetale
sono quindi derivati dalla somma dei costi di produzione della granella di girasole e dei costi di trasporto
e trasformazione1, cui sono sottratti i ricavi relativi alla vendita del panello proteico2. Si ha perciò:
tabella 5 - costi di produzione dell’olio Vegetale puro da semi di girasole
Si considera per il trasporto una tariffa media di 10 €/t e per la trasformazione effettuata in conto terzi un costo indicativo
di 30 €/t di granella trattata.
2
Per il prezzo di vendita del panello si fa riferimento alle ultime rilevazioni di mercato, che lo indicano in 190 €/t
(Fonte: Borsa Merci di Bologna, listino mensile di settembre).
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I costi di produzione dell’olio così calcolati risultano quindi dipendenti sia dal costo di produzione
della granella e dalle rese produttive ottenute, sia dal valore commerciale del panello proteico, che
è evidentemente soggetto alle oscillazioni del prezzo di mercato.
2. simuLazione deLLa conVenienza degLi inVestimenti in sostituzione deL
gasoLio agricoLo
Nel caso in cui l’olio di girasole sia impiegato in azienda in sostituzione del carburante agricolo, si
valutano gli eventuali risparmi sui costi, derivati da tale sostituzione3. In base a questi si ricava il
valore economico conferito al seme, che viene confrontato col prezzo del seme sul mercato per la
simulazione di convenienza4.
tabella 6 - Variazione dei costi per utilizzo di olio Vegetale puro in sostituzione del gasolio agricolo
Dati i costi di produzione dell’olio di girasole e il prezzo del gasolio agricolo a 0,77 €/l, si osserva
un risparmio evidente, riferito all’ettaro di superficie coltivata, fatta eccezione che per un caso aziendale, che fa registrare costi di produzione dell’olio più elevati rispetto agli altri.
Se si considera l’andamento dei prezzi del gasolio agricolo negli ultimi anni (Figura 3) appare chiaro
che 0,77 €/l è un prezzo determinato da un mercato al rialzo. Tuttavia, il vantaggio economico derivato dalla sostituzione del gasolio agricolo con olio di girasole si mantiene anche con prezzi del
gasolio agricolo inferiori e più vicini ai valori tipici delle quotazioni di mercato.
figura 3 - Variazione dei prezzi
del gasolio agricolo (da 50001 a
10000 litri) iVa escl. 2005-2010.
(fonte dei prezzi: borsa merci di
bologna)
In relazione al diverso contenuto energetico dell’olio (37 MJ/kg) e del Diesel (43 MJ/kg), il calcolo tiene conto di un incremento del 4% dei consumi nel caso di impiego dell’olio in sostituzione del gasolio.
4
In base alle ultime rilevazioni di mercato si prendono a riferimento per il prezzo del gasolio agricolo (da 5001 a 10000
litri) IVA escl. 0,77 €/l e per il prezzo di vendita della granella di girasole (umidità 9%, impurità max 2%) 363 €/t (Fonte:
Borsa Merci di Bologna, ottobre 2010).
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Considerando il risparmio ottenuto dalla sostituzione del gasolio agricolo con olio di girasole si ricava
il valore economico che acquista il seme quando la produzione di girasole sia inserita nella filiera
agroenergetica.
tabella 7 - Valore economico del seme nelle filiere pilota e confronto col prezzo di mercato della
granella di girasole
Per i casi aziendali analizzati risulta che il valore economico del seme varia tra 336 e 366 €/ha e in
questo caso la produzione della granella di girasole può essere destinata vantaggiosamente alla filiera
dell’Olio Vegetale Puro.
Ma se si fa il confronto col prezzo della granella di girasole sul mercato, in base all’ultima rilevazione
nell’ottobre 2010 di 363 €/t, il vantaggio economico per l’agricoltore è dato piuttosto dalla vendita
della produzione sul mercato. Tuttavia, le condizioni di riferimento della simulazione sono viziate
dall’andamento particolare del mercato sia per i prezzi dei prodotti petroliferi sia per quelli della
granella di girasole, come è evidente dal loro andamento negli anni dal 2005 al 2010 (Figura 4).
figura 4: Variazione dei prezzi del seme di girasole (umidità 9%, impurità max 2%) 2005-2010
(fonte dei prezzi: borsa merci di bologna)
Considerando ad esempio un prezzo di mercato della granella di girasole di 260 €/t, più vicino ma
comunque superiore ai prezzi pagati in condizioni di stabilità del mercato, inserire la produzione di
girasole nella filiera dell’olio vegetale consente all’agricoltore di ottenere tra 76 e 106 €/t in più rispetto alla vendita della granella sul mercato.
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3. conVenienza degLi inVestimenti in cogenerazione
L’Olio Vegetale Puro può essere favorevolmente destinato anche all’alimentazione di impianti di cogenerazione per la produzione di energia elettrica e termica. In questo caso per l’analisi economica
si fa riferimento all’impianto installato presso un’azienda partner del progetto, per il quale sono indicati i seguenti parametri tecnici:
tabella 8 - parametri tecnici dell’impianto di cogenerazione attivo presso
l’azienda partner
Per il funzionamento dell’impianto di cogenerazione il fabbisogno di olio è considerato pari a 846 t/a
che, con una resa media in granella di girasole di 2,5 t/ha e quindi in olio di 0,82 t/ha, equivale a una
superficie di circa 1030 ettari all’anno da destinare alla produzione di girasole a scopi energetici.
Per la realizzazione dell’impianto, compresi gli adeguamenti aziendali necessari, è stimato un investimento di 900.000 €, che si ipotizza con prestito bancario decennale con tasso di interesse fisso
del 5%. Le spese annue relative all’impianto di cogenerazione sono quindi derivate dalla somma
della quota di reintegra finanziaria, delle spese di funzionamento, assistenza e assicurazione e dei
costi di produzione dell’olio.
L’energia elettrica prodotta dall’impianto è ceduta alla rete alla tariffa onnicomprensiva di 280
€/MWhe5 mentre quella termica è impiegata per il riscaldamento dei locali dell’azienda. In quest’ultimo caso, quindi, i ricavi per l’azienda corrispondono di fatto ai mancati costi per l’acquisto di GPL6.
Si ha quindi:
tabella 9 - analisi economica dell’impianto di cogenerazione attivo
presso l’azienda partner
Secondo quanto disposto dalla Legge Finanziaria 2008 (poi aggiornata dalla Legge Finanziaria 2009) l’energia elettrica,
prodotta da impianti di potenza nominale media annua non superiore a 1MW che utilizzano Oli Vegetali Puri di origine
nazionale ed europea e immessa nel sistema elettrico nazionale, può essere incentivata, in alternativa ai Certificati
Verdi, con una tariffa fissa onnicomprensiva pari a 280 €/MWhe per un periodo di 15 anni.
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Per la conversione tra consumi termici e consumi di GPL si considera il potere calorifico del combustibile pari a
7,25 kWh/lt (Fonte: Comitato Termotecnico Italiano) e il prezzo del GPL pari a 1,052 €/l (Fonte: Borsa Merci di Bologna,
ottobre 2010).
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Considerando la superficie a girasole necessaria per soddisfare il fabbisogno annuo in olio dell’impianto si ottiene quindi un guadagno annuo di 384 €/ha che, nell’ipotesi di produzione dell’olio
presso l’oleificio aziendale e di stipula di un contratto di fornitura della granella di girasole, può contribuire come “bonus energetico” ad aumentare la remunerazione complessiva per l’agricoltore derivata dalla vendita della granella.
4. eLementi di criticità neLLa reaLizzazione deLLe fiLiere piLota
Nonostante i riconosciuti benefici di carattere ambientale ed energetico, il vantaggio economico
nella realizzazione delle filiere pilota è strettamente dipendente dalla destinazione d’uso (più remunerativa per la cogenerazione che per la sostituzione del gasolio) e, come osservato, dall’andamento
dei prezzi di mercato del seme di girasole e del carburante agricolo. Al momento attuale, d’altronde,
il prezzo spuntato dagli agricoltori per la vendita del seme con destinazione alimentare fa registrare
un picco positivo che sicuramente penalizza la destinazione del seme a filiere no food. Tuttavia, per
il fatto stesso che la realizzazione della filiera dell’Olio Vegetale Puro, su scala locale, richiede sostanziali investimenti, le valutazioni economiche dovrebbero essere fatte non secondo le indicazioni
di mercato del momento, che peraltro sono del tutto eccezionali rispetto all’andamento generale dei
prezzi, quanto piuttosto in una logica di medio-lungo periodo.
Valutazioni ambientali
L’analisi dell’impatto ambientale della filiera dell’olio vegetale è stata condotta sulla base dei dati
sperimentali ottenuti nel corso del progetto. Per la fase agricola abbiamo utilizzato i dati medi
della coltivazione del girasole da parte di cinque aziende della provincia di Siena.
Per la fase di trasformazione abbiamo utilizzato i dati relativi a un impianto decentralizzato di piccola scala con sola estrazione meccanica a freddo localizzato presso l’az. agricola “Il Trebbiolo”
(FI) presso il quale è avvenuta la spremitura del seme.
L’utilizzo per il quale abbiamo esteso la nostra analisi è la produzione di energia elettrica e calore
attraverso un impianto di cogenerazione ubicato nella medesima azienda del frantoio.
Per la valutazione sono state usate congiuntamente le seguenti metodologie:
• MFA - Material Flow Accounting: permette di contabilizzare tutta la materia utilizzata per la produzione di un’unità di prodotto considerando sia gli input diretti che quelli nascosti;
• EEA - Embodied Energy Analysis: l’analisi energetica considera tutta l’energia necessaria per produrre un bene permettendoci di tradurre in unità di petrolio equivalente tutti gli input che direttamente o indirettamente entrano a far parte della sua produzione e di calcolare quindi la
quantità di CO2 emessa a livello globale nel ciclo di produzione;
• Exergy Analisis: l’analisi exergetica è un tipo di analisi termodinamica che mostra quanto un sistema è organizzato, bilanciato ed oculato nella gestione delle risorse. Queste informazioni possono essere utilizzate per identificare le aree dove far avvenire miglioramenti tecnici o dove
prevedere misure di conservazione;
• Emergy Analisis: l’analisi eMergetica consiste nel considerare i differenti input che alimentano
un certo sistema su una base energetica comune: l’energia solare. L’eMergia misura quindi l’energia solare necessaria per sostenere un certo sistema o per ottenere un dato prodotto, ovvero per
rigenerare tale prodotto una volta consumato;
• LCA - Life Cycle Assessment: l’Analisi del Ciclo di Vita è una tecnica che valuta gli aspetti ambientali e gli impatti lungo tutta la vita di un prodotto, cioè “dalla culla alla tomba”.
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anaLisi dei risuLtati
I dati su cui si sono basate le analisi svolte sono illustrati nelle tabelle 10 e 11.
tabella 10 - dati fase agricola
tabella 11 - dati fase di spremitura
L’analisi MFA dei flussi di materia ci dice che il consumo globale diretto di materiali non rinnovabili
su scala locale per la produzione di 1 kg di olio di girasole è di 302 g, di cui 295 g per la fase agricola
e 6,54 g per la fase industriale, mentre il consumo indiretto su scala globale sale a 8.500 g.
tabella 12 - analisi flussi di materia (mfa)
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Con l’analisi energetica gli input diretti e indiretti vengono tradotti in quantità di petrolio equivalente:
nel nostro caso con una resa ad ettaro di 2,24 t di granella, sono necessari 121 g di petrolio equivalente, ossia 5,21 MJ per ottenere 1 kg di seme di girasole. Le emissioni di CO2 per la fase agricola
sono 0,8 t /ha, ovvero 385 g per kg di seme.
L’analisi energetica della fase di spremitura indica che la quantità di petrolio equivalente per la produzione di 1 kg di olio vegetale puro è pari a 8,30 g, mentre le emissioni di CO2 sono di 26,4 g per
kg di olio prodotto.
In totale il ciclo di produzione dell’olio vegetale ha un consumo energetico di 376 g di petrolio equivalente per kg di olio con un emissione di CO2 di 1,19 kg. Tenendo conto del valore energetico del
panello tale consumo scende a 255 g.
Considerando il rapporto tra il potere calorifico dell’olio vegetale e quello del gasolio, la percentuale
di rinnovabilità dell’olio vegetale risulta essere intorno al 56%. Ciò significa che sostituire 1 kg di
gasolio con 1 kg di olio vegetale consente di ridurre del 56% il consumo di risorse fossili.
tabella 13 - analisi energetica
Questo risultato è confermato dai risultati dell’analisi exergetica che indica come la fase agricola sia
quella meno efficiente dal punto di vista termodinamico e da quella eMergetica da cui risulta che il
carico ambientale maggiore è dovuto sempre alla fase di produzione del seme. L’analisi eMergetica
ci rivela però che l’indice complessivo di stress ambientale che misura il rapporto tra le risorse non
rinnovabili e quelle rinnovabili impiegate nel processo è relativamente basso in rapporto a quello
relativo alla filiera di produzione del biodiesel analizzata nella prima fase del progetto:
indice di stress ambientale filiera olio vegetale = 0,72
indice di stress ambientale filiera biodiesel
= 2,66
Anche i risultati dell’analisi LCA confermano l’evidenza che attualmente la fase agricola appare quella
con il maggior peso di tutta la filiera rappresentando l’81,5% dell’impatto ambientale dell’intero processo. All’interno della fase agricola il peso maggiore è rappresentato dalla concimazione azotata e
dal consumo di gasolio utilizzato per le operazioni colturali. Lo schema seguente illustra il contributo
percentuale degli input diretti e indiretti alla produzione di 1 kg di olio di semi di girasole.
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figura 5 - contributo input diretti e indiretti alla produzione di 1 kg di olio i semi di girasole (%)
Risulta quindi evidente come in relazione all’impatto ambientale, sia necessario sviluppare la ricerca
agronomica relativa alla fertilizzazione e sperimentare l’utilizzazione nella fase agricola dell’olio vegetale tal quale in miscela col gasolio.
È stato infine calcolato il quantitativo di CO2 che può essere evitato producendo energia elettrica e
calore attraverso un impianto di cogenerazione alimentato ad olio vegetale anziché a gasolio.
figura 6 - confronto tra le emissioni di co2 per kWh prodotto per un
cogeneratore MAN 420 kWhe / 450 kWht alimentato ad olio vegetale e diesel.
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Malgrado il differente contenuto energetico dell’olio vegetale (37,0 MJ/kg) rispetto al Diesel (43,0
MJ/kg) che comporta un incremento dei consumi di circa il 4%, il suo utilizzo come combustibile
per un cogeneratore MAN 420 kWhe / 450 kWht (0,210 kg olio vegetale/kWh prodotto) in sostituzione del Diesel (0,202 kg diesel/kWh prodotto) comporta, grazie alla sua percentuale di rinnovabilità, un risparmio di CO2 per kWh prodotto di circa il 60%.
Conclusioni
Il progetto S.I.En.A. è una sperimentazione volta ad anticipare soluzioni e modelli proposti dalle direttive europee approvate nel “Pacchetto Clima”. Nel caso in questione sono state ipotizzate, con
cinque aziende del Senese, diverse forme di filiera agricola integrata di produzione e consumo energetico dell’Olio Vegetale Puro (OVP) di girasole, allo scopo di verificarne i vincoli tecnici e la
sostenibilità economica ed ambientale.
I risultati emersi, almeno per quanto riguarda la filiera corta da girasole coltivato in Toscana, sono
decisamente lusinghieri e si possono così sintetizzare:
• vincoli tecnici: per quanto l’OVP abbia caratteristiche differenti dal gasolio (es. viscosità, potere
calorifico) gli attuali motori, se correttamente modificati, offrono buone prestazioni e buona affidabilità. Nel caso della cogenerazione, i sistemi di dimensione idonea per filiere corte agricole
(potenza tra 150 e 500 kW) offrono già prestazioni elevate, con rendimenti elettrici intorno al 40%
e con efficienze ancora maggiori se il calore viene effettivamente utilizzato;
• sostenibilità economica: la sostituzione del gasolio per usi agricoli con OVP (motori, pompe di irrigazione, caldaie) consente in media un vantaggio sensibile rispetto alla vendita del seme, purché
si valorizzi anche il panello proteico residuo della spremitura. Ma il vantaggio si annulla in presenza di impennate dei prezzi di mercato (es. prezzi ottobre 2010 superiori ai 36 €/q per la granella
di girasole). La cogenerazione, grazie agli incentivi statali per la produzione di elettricità, prospetta
margini di vantaggio più ampi rispetto agli altri impieghi. In ogni caso le valutazioni di investimento
andrebbero fatte non in base alle indicazioni di mercato del momento, peraltro eccezionali rispetto
all’andamento generale dei prezzi, quanto piuttosto in una logica di medio-lungo periodo;
• sostenibilità ambientale: i risultati sperimentali forniscono indicazioni decisamente positive per
quanto riguarda il risparmio sia di energia fossile che di emissioni serra. Sostituire 1 kg di gasolio
con 1 kg di olio vegetale consente di ridurre del 56% il consumo di risorse fossili. Inoltre l’uso
dell’OVP per cogenerazione comporta, grazie alla sua percentuale di rinnovabilità, un risparmio
di CO2 per kWh prodotto di circa il 60%. Infine, per quanto riguarda i trattori, le misure effettuate
hanno dimostrato che modifiche ben realizzate permettono di ridurre le altre emissioni inquinanti,
in particolare il monossido di carbonio (CO). Variabile invece, in base alla tecnologia, il bilancio
di emissioni di ossidi di azoto.
Nella valutazione complessiva, vanno tuttavia rimarcati due aspetti: le difficoltà tuttora persistenti
negli iter burocratici autorizzativi e il peso ambientale della fase agricola: attualmente la fase agricola
rappresenta l’81,5% dell’impatto ambientale dell’intero processo e in particolare il peso più rilevante
è dovuto alla concimazione azotata e al consumo di gasolio utilizzato nelle operazioni colturali. È
dunque in questi ambiti che andranno concentrati gli sforzi per migliorare ulteriormente il bilancio
ambientale della filiera dell’olio vegetale per usi energetici. E con il miglioramento ambientale molto
probabilmente miglioreranno anche i suoi margini economici.
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Riferimenti bibliografici
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Mitchell, D. (2008) A Note On Rising Food Prices, Policy Research Working Paper 4682, The World
Bank-Development Prospect Group, July 2008.
sito Web dedicato: www.chimicaverde.it nella sezione “progetti”
Brochure realizzata a cura di Legambiente Toscana
in collaborazione con tutti i partner del progetto
Logo in copertina Studio Grafico Simonetta Fratini (AR)
Impostazione grafica e stampa Tipografia Il Bandino srl, dicembre 2010
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Partner e referenti
FINANZIATORI
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l’Innovazione nel Settore Agricolo Forestale
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Mail: [email protected]
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www.apea.siena.it
ATTIVITÀ AGRICOLA E DI INFORMAZIONE ALLE IMPRESE AGRICOLE
Cia Toscana
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Consorzio Agrario di Siena
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Sito web: www.capsi.it
Coldiretti Toscana
Referente: Sandro Stoppioni
Mail: [email protected]
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Toscana Cereali soc. coop. agricola
Referente: Giacomo Taviani
Mail: [email protected]
Sito web: www.toscanacereali.it
Confagricoltura
Referente: Marco Mentessi
Mail: [email protected]
Sito web: www.confagricolturatoscana.it
FILIERE PILOTA PROPOSTE
Soc. Coop. Maidicola, Loc. Il Pino, Sovicille (SI)
Agrichiana Farming, via della Resistenza 229, Abbadia di Montepulciano (SI)
Soc. Agr. Vergelle, Loc. Vergelle 135, S.Giovanni d’Asso (SI)
Az. Agr. Bagno a Sorra, strada degli Agostoli 65, Siena
Tenuta Armaiolo, loc. Armaiolo, Rapolano Terme (SI)
ESTRAZIONE OLIO
Az. Agr. Il Borro del Trebbiolo
Via del Trebbiolo n. 8 - 50060 Molin del Piano
Loc. Olmo-Fiesole Pontassieve (FI)
Referente: Sabrina Villani Mail: [email protected] Sito web: www.iltrebbiolo.it
RICERCA E SUPPORTO TECNICO
CRIBE
(Centro di Ricerca Interuniversitario
in Biomasse da Energia)
Referente: Marco Mazzoncini
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Sito web: www.sssup.it
Università di Siena:
Dipartimento di chimica
Referente: Riccardo Basosi
Mail: [email protected]
Sito web: www.chim.unisi.it
Università di Firenze: CREAR
(Centro Interdipartimentale di Ricerca
per le Energie Alternative e Rinnovabili)
Referente: David Chiaramonti
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Sito web: www.crear.unifi.it
AIEL
(Associazione Italiana Energie Agroforestali)
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Sito web: www.aiel.cia.it
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