Le colture dedicate per biomassa a fini
energetici in Sardegna.
Limiti ed opportunità
Prof. Enrico Bonari
Land Lab – Agric...
Scorte mondiali di cereali :
NEL 2000 BASTAVANO AD ALIMENTARE
L’UMANITÀ PER 115 GIORNI
OGGI SOLO PER 57 GIORNI
Da oggi al ...
Occorre“tornare
a coltivare e
produrre”e mettere a
punto
“sistemi colturali”	
aggiornati per garantire
la “sostenibilità” ...
SAU
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Anno
1990
Anno
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Cosa coltivare ?
Come coltivare ?
Cosa e come coltivare
sistema colturale
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•  Vocazionalità
–  Determina le scelte colturali
(struttura del SC)
–  Definisce i vincoli genetici
•  Potenzialità produ...
Ottenibile
Effettiva
Situazioneproduttiva
Fattori riduzione
Fattori limitanti
Fattori produttivi
Livello di resa
•  CO2
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“livello 1” (L1): è il meno intensivo,
accetta una ragionevole quota di
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Rinnovi Livello input
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Analisi multivariata - Tutti i dati Conv. Vs Integr.
Il fattore “sistema colturale” spiega circa
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La ricerca agronomica sui sistemi colturali
Olbia-Tempio, Berchidda-Monti
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Il messaggio +/ - esplicito che
sembra ricavarsi dai risultati delle
ricerche :
low-input = minor produttività →
minore in...
Nel momento in cui il crescente bisogno di energia e la necessità di ridurre le
emissioni di CO2 suggeriscono un deciso ri...
E’ un problema di sostenibilità …
Inventario Nazionale delle Foreste
(INFC, 2005)
Bosco + aree boscate =
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= 10.4 mili...
PNERB (1999) prevedeva nel
2010-12 almeno 8-10 Mtep/
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contro i 3-3,5 di allora; con i
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Oltre ai residui e ai reflui di vario genere …
Estrazione
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Biomasse
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Densità: 10.000 piante ha-1 Superficie lisimetro: 1,025 m2
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• Talee di un ann...
Parametri idrologici e biometrici
• Numero ed altezza dei
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Bilancio dei nutrienti
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Risultati: efficienza depurativa (N)
Parametri
Pioppo Salice
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alto liv.
fert  
basso liv.
fert  
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Ipotesi di utilizzo nell’area critica del
bacino del lago di Massaciuccoli
Viareggio
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Fiume Serchio
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Biocarburanti 2°generaz.
Specie
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Sorgo zucc...
ANALISI VOCAZIONALITA’ DELLE AREE
Indice di Aridità
stagionale
(AGROMETEO)
Tessitura
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Profondità
dei suoli (JRC)
POTENZIALITA’ DELLA TOSCANA …
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Il potenziale
FORESTALE
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Toscana
Stima
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4,78 MWe
928.000 GJ;
7,35...
Potenziale
energetico da
biomasse
agroforestali
in Toscana
(2009)
748.000 GJ;
5,9 MWe
1.486.000 GJ;
11,8 MWe
1.460.000 GJ;...
MAPPA
DI VOCAZIONALITA’
DELLE COLTURE DA
BIOCARBURANTE
ASSETTO DEL SETTORE AGRICOLO
ISTAT
SAU: 1.462.151 ha
Seminativi: 213.468 ha
ASSETTO DEL SETTORE AGRICOLO
SUPERFICI - ISTAT
sau%
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5% 5-20 ha
13%
20-50 ha
25%
50-100 ha
26%
>100 ha
31%
<5 ha 5-20 ha 20-50 ha 50-100 ha >100 ha
0"
50000"
100000...
Ripartizione percentuale principali comparti agricoli
Cereali
29%
Ortaggi piena aria
9%
Foraggere
avvicendate
58%
altri se...
Ripartizione percentuale principali comparti agricoli
Orzo
20%
Frumento duro
63%
Mais-Sorgo
1%
Avena
16%
comparto Frumento...
seminativi: principali comparti
cereali
Ortive di pieno campo (Reg. Sardegna)
Carciofo: 13.383 ha
altre ortive di pieno campo: 5.452 ha
Seminativi:
principali com...
CARATTERIZZAZIONE PEDOCLIMATICA
tessitura	
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CARATTERIZZAZIONE DEI SUOLI
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Profondità	
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  falda	
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LIVELLO POTENZIALE DELLA FALDA
ESB - JRC
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ETP
⋅
(P tot) (ETP) (dIa)
Precipitazioni (P tot) ed
evapotraspirazione
potenziale (ETP) e indice
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pioggia	
  stagionale	
   etp	
  stagionale	
   Indice	
  Thorntwhaite	
  
X=f(P,ETP,AWC)	
  
CARATTERIZZAZIONE CLIMATICA
...
VOCAZIONALITA’ DELLE AREE
•  I terreni ad alta vocazionalità
rappresentano circa il 19% dei seminativi
pianeggianti e sono situati soprattutto nel
s...
LA REDDITIVITA’ DELLE COLTURE
Cardo
Canna
Pioppo/
Eucalipto
No limitazioni
DI > - 0.6, Suolo = F, M, MF
DI > - 0.6,
Suolo = F, M, MF
Falda
< 150-200
cm
...
REDDITO LORDO – LIGNOCELLULOSICHE
SCENARIO S4 – OTTIMISTICO
Eucalipto – 12 t/ha
Pioppo – 12 t/ha
Cardo – 15 t/ha
Canna – 20 t/ha
10% seminativi
SUPERFICI	
  DESTINABILI	
  ALLE	
  DIVERSE	
  COLTURE	
  NEI	
  COMUNI	
  DELLA	
  REGIONE	
  
	
  SECONDO	
  L’IPOTESI	
...
Produzioni potenziali di biomassa nei comuni della Regione
secondo lo scenario ottimistico delle rese delle colture
Produzione potenziale di biomassa (4 specie), di seme di cardo ed ha
occupati nello scenario S4 ottimistico
Colza
Girasole
Suolo= F, M, MF
DI > - 0.6,
Suolo = F, M, MF,
Falda <150-200
COLTURE OLEAGINOSE
1,8 t/ha 2,2 t/ha
GRAZIE	
  PER	
  L’ATTENZIONE	
  
Enrico	
  Bonari	
  
	
  Giorgio Ragaglini
Nicoletta Nassi o Di Nasso
Elisa Pellegrino
C...
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Le colture dedicate da biomassa a fini energetici in Sardegna: limiti ed opportunità - Enrico Bonari

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

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

  1. 1. Le colture dedicate per biomassa a fini energetici in Sardegna. Limiti ed opportunità Prof. Enrico Bonari Land Lab – Agricoltura, Ambiente e Territorio
  2. 2. Scorte mondiali di cereali : NEL 2000 BASTAVANO AD ALIMENTARE L’UMANITÀ PER 115 GIORNI OGGI SOLO PER 57 GIORNI Da oggi al 2050 la popolazione passerà da circa 7 a oltre 9 miliardi e la domanda di prodotti di origine animale aumenterà; il consumo di cibo sarà 1,8 volte l’attuale, la richiesta di acqua potabile crescerà del 50-70% (UE,2010; FAO,2011, ESA,2012; De Castro,2012; SIA,2012; Georgofili,2013) (da Maracchi, 2010) Alcune opportune premesse ….
  3. 3. Occorre“tornare a coltivare e produrre”e mettere a punto “sistemi colturali” aggiornati per garantire la “sostenibilità” dei processi produttivi a)  dal punto di vista ambientale: non inquinante, a basse emissioni di GHG, non distruttiva di risorse,salubre per gli operatorie per i consumatori, ecc; c) per la conservazione della fertilità del terreno: per le generazioni future …. e per ridurre l’impiego di mezzi tecnici per la gestione delle colture. b) sotto il profilo economico: sia per l’agricoltore che per l’intera società … sia per il bilancio aziendale che per gli aiuti finanziari richiesti … Dobbiamo frenare l’abbandono … Anno Popolaz. 106 abit. Sup. agric. 106 ettari Sup. agric. m2 abit.-1 1950 2500 1300 5200 1975 4100 1400 3400 2005 6300 1500 2500 2025 8000 1400 1900 2050 9200 1500 1600
  4. 4. SAU milioni ha Anno 1990 Anno 2010 Differerenza ha 000 % Nord 5,2 4,6 - 637 - 12,2 Centro 2,7 2,2 - 515 - 19,0 Sud+Isole 7,1 6,1 - 1.037 - 14,5 ITALIA 15,0 12,8 - 2.189 -14,6 Evoluzione della SAU in Italia e nelle diverse Regioni
  5. 5. Cosa coltivare ? Come coltivare ? Cosa e come coltivare sistema colturale Dai  cambiamen*  clima*ci  negli   ambien*  mediterranei   alcuni  problemi   emergono  più  di  altri  sul   piano  agronomico  :     -­‐  la  conservazione  della   sostanza  organica  dei   terreni  col*va*;     -­‐  limitare  i  consumi  idrici   in  agricoltura  e   preservare  la  qualità   delle  acque.      -­‐  contenere  i  rischi  di   erosione  del  suolo,  sia  in   collina  che  in  pianura;    
  6. 6. •  Vocazionalità –  Determina le scelte colturali (struttura del SC) –  Definisce i vincoli genetici •  Potenzialità produttiva –  Determina il livello di input (funzionalità del SC) –  Definisce i vincoli agronomici •  Vulnerabilità –  Determina le possibili emergenze in tema di input colturali –  Definisce vincoli ecologici
  7. 7. Ottenibile Effettiva Situazioneproduttiva Fattori riduzione Fattori limitanti Fattori produttivi Livello di resa •  CO2 •  radiazione •  temperatura •  caratteristiche della specie (fisiologia, fenologia, ecc.) •  Acqua •  terreno •  nutrienti (azoto, fosforo, etc) •  malerbe •  malattie •  parassiti •  inquinanti Potenziale azioni di incremento azioni di difesa (Ns rielab. da Van Ittersum e Rabbinge, 1997)
  8. 8. “livello 1” (L1): è il meno intensivo, accetta una ragionevole quota di rischio per le colture, mira alla riduzioni dei costi e dell’impiego di chimica di sintesi; • “livello 2” (L2): adotta le tecniche colturali usuali e punta ad una soddisfacente produzione con il sostenimento degli ordinari costi di gestione; • “livello 3” (L3): mira alla massima resa delle colture con una tecnica intensiva anche se più costosa dal punto di vista economico ed ecologicamente più rischiosa Dal 1986, su terreno franco-argilloso, con 3 biennali: Rinnovo (Girasole, Mais e Soia) - FrumemtoTenero, sia nel tempo che nello spazio e tre livelli di input per tre differenti tipologie di imprenditori: Sistemi colturali a diverso livello di intensificazione 0 4 8 12 16 0 4 8 12 16 Alto Input BassoInput 57% 8% 35%
  9. 9. Rinnovi Livello input Coltura L1 L2 L3 Media Girasole 3.0 a 3.7 b 4.0 b 3.6 Soia 2.4 a 3.6 b 4.4 c 3.5 Mais 6.3 a 10.0 b 12.6 c 9.6 Alcune valutazioni economiche (€ ha-1 anno-1 )(*) (*) Prezzi e costi a Pisa al 31/12/2010 e PAC 2011. Frumento Livelli input Precess. L1 L2 L3 Media Girasole 4.5 4.7 5.1 4.8 Soia 4.1 a 4.6 ab 5.2 b 4.7 Mais 3.6 4.1 4.3 4.0 Rese medie poliennali granella (t ha-1 comm.) (16 y) Ricavi – Costi Giras. Frum Mais Frum Soia Frum Media Rotaz. L1 459 380 496 445 L2 245 416 478 378 L3 131 388 455 325 Media 278 395 476 383
  10. 10. 0 20 40 60 80 100 120 140 0   20   40   60   80   100   120   140   Alto Input - Convenzionale 18%   35%   BassoInput-Integrato 47%   12  anni  (n  =  60)   Pisa  -­‐  Rotazione  sessennale   frumento 1 (q/ha) barbabietola (t/ha) frumento 2 (q/ha) sorgo (q/ha) girasole (q/ha) Coltura Conv. Integ. Δ% Barbabietola 55.9 a 49.5 b -11 Frumento (1) 5.0 a 4.4 b -11 Sorgo 7.9 7.8 -1 Girasole 4.4 4.3 -1 Frumento (2) 4.8 a 4.4 b -10
  11. 11. (PLV  +  PAC)  -­‐  cos*  (€/ha)   Pisa  -­‐  sessennale  asciuRa   4% 69% 27% Frumento 1 Barbabietola Frumento 2 Sorgo Girasole Avvicendamento: Coltura Conv. Rid. Δ% Barbabietola 31 27 -12 Frumento (1) 254 201 -21 Sorgo 130 93 -29 Girasole 288 180 -38 Frumento (2) 271 212 -22 Sistema Costi variabili (€ t -1 anno-1 di prodotto utile) Pisa 2011
  12. 12. Analisi multivariata - Tutti i dati Conv. Vs Integr. Il fattore “sistema colturale” spiega circa l’80% dell’intera variabilità. Reddito lordo con PAC Resa S. O. terreno PLV senza PAC Bilancio CO2 Costi variabili Effic. energetica Rischio fitof. Rischio conc.
  13. 13. La ricerca agronomica sui sistemi colturali Olbia-Tempio, Berchidda-Monti SOILSINK B (s) 5years (2006-2010) QuantificationofsoilCsinkalong a chronosequenceoflanduses and managementsunder Mediterraneanconditions EcofindersB (e) 4years (2011-2014) EcologicalFunction and Biodiversity Indicatorsin EuropeanSoils Pascuum(p) 4years  (2012-­‐2015)   Ecosystemservicesof the large scale grazing systems: productivity, and carbonsequestration s e p Agugliano, Ancona No TillAgugliano LTE (nt) 1994-ongoing Long termexperiment on tillage and Nfertilization effects on soilfertility and cropproductivity nt Arborea, Oristano NVZ Arborea (nvz) 2008-ongoing Organic and syntheticNfertilizationof a corn- Italianryegrassdoublecroppingsystem nv Serra dei Conti, Ancona WatershedanalysisSdC (sd) 1998-ongoing Monitoringofcroppingsystems, runoff water (includingsediments, nitrates and phosphorus) and soilorganiccarbon at catchmentscal sd Rutigliano, Bari Economicaland environmentalsustainability BIOSEA (b) 2009-2013 Carbonbalanceofanenergycrop (Cynaracardunulusvar. altilis) b Foggia Agronomical LTE Foggia LTE   1977-ongoing Long termexperimentaboutcrop residue management Pisa CIMAS (c) 1994-ongoing Long- termexperimentcomparingConventio nal vs. Integrated Management Systems in a six-yearcroprotation Tillage5x5 (ti) 1981-ongoing Crop rotation (cr) 1981-ongoing Carmagnola, Torino Tetto Frati -LTE (t) 1992-ongoing Long-termexperimentcomparingmaize- basedcroppingsystems and fertilizationmanagements, includingmanure LTE t Padova Pd-LTE1962-ongoing Crop rotation, organic and mineralfertilisationPD LTE (pd) pd Papiano, Perugia PG1_LTE (p1) 1971-ongoing Crop residue management in non -irrigatedcroppingsystems PG2_LTE (p2) 1998-ongoing Organic vs conventionallow-inputcroppingsystem p1 p2 Cadriano&Ozzano dell’Emilia, Bologna Bologna 1 LTE, BO29 1968-ongoing Organicfertilizationxmineralfertilization Bologna 2 LTE, BO64 1966-ongoing Croprotation xmineralfertilizationxorganicfertilization Bologna 3 LTE,BO-Ozzano 1968-ongoing Soil tillagexcroprotation BO29 BO64 BO-Ozzano c ti cr Ns rielaborazione da Roggero et al. 2012
  14. 14. Il messaggio +/ - esplicito che sembra ricavarsi dai risultati delle ricerche : low-input = minor produttività → minore inquinamento → minori costi → maggior reddito da cui : recupero di terre abbandonate (?) → aumento della produzione (?) Ma la estensificazione dei processi produttivi non sembra aver sempre raggiunto lo scopo (se continuiamo a registrare abbandono) e non appare certo la strategia più opportuna in previsione di carenza di cibo … è possibile pensare ad una agricoltura sostenibilmente intensiva !?
  15. 15. Nel momento in cui il crescente bisogno di energia e la necessità di ridurre le emissioni di CO2 suggeriscono un deciso ricorso alle fonti rinnovabili … … le colture dedicate da biomassa possono accrescere le possibilità di scelta degli agricoltori, ridurre le emissioni, migliorare il bilancio del C e aumentare la biodiversità degli agroecosistemi … •  Mitigazione dei cambiamenti climatici •  Diversificazione degli ordinamenti produttivi •  Incremento dei posti di lavoro •  Presidio del territorio rurale •  Contenimento dell’erosione dei suoli e della perdita di nutrienti per lisciviazione •  Contenimento della perdita di sostanza organica del terreno •  Valorizzazione di acque reflue o parzialmente contaminate Ruolo strategico riconosciuto alle colture da biomassa: UE - Obiettivo 2020: bioenergie 20% e biocarburanti 10% del consumo annuale con l’impiego di 35 Mtep di biomassa da 12 milioni di Ha Il Piano di Azione Naz.le (PAN) prevede che entro il 2020 le FER soddisfino il 17% del fabbisogno di energia e il 10% dei carburanti La Strategia Energetica Nazionale (SEN) nel 2013, incrementa le previsioni del PAN a che le FER raggiungano il 20% dei consumi al 2020 = 25 Mtep di energia Le colture dedicate …
  16. 16. E’ un problema di sostenibilità … Inventario Nazionale delle Foreste (INFC, 2005) Bosco + aree boscate = 34.7% = 10.4 milioni di ha Quanto da produzione interna e quanto da importazione? Quali fonti di materia prima? Colture da carboidrati, da olio, da biomasse lignocellulose ? Dove produrre? Come? Quali filiere privilegiare ? Evoluzione della SAU nelle Regioni (1990-2010)
  17. 17. PNERB (1999) prevedeva nel 2010-12 almeno 8-10 Mtep/ anno di energia da biomasse contro i 3-3,5 di allora; con i residui agro-forestali e agro- industriali e colture dedicate per 500-600.000 ha; Residui! Agric.! Foreste! Agroin.! TOTALE! (kt/anno)" Nord" 3.468! 3.529! 798! 7.787! Centro" 1.432! 2.371! 297! 4.102! Sud" 1.817! 1.116! 416! 3.350! Isole" 1.132! 702! 137! 1.965! ITALIA! 7.849! 7.714! 1.639! 17.202! prodotti secondari e scarti dell' agricoltura della zootecnia e dell’agro alimentare da residui colturali di origine forestale e colture dedicate L ANIDRIDE CARBONICA LIBERATA DALLA COMBUSTIONE DELLA BIOMASSA È INFERIORE DI QUELLA ASSORBITA DURANTE LA CRESCITA Da dove siamo partiti …
  18. 18. Oltre ai residui e ai reflui di vario genere …
  19. 19. Estrazione Pretrattamento Biomasse oleaginose Trans esterificazione residui glicerina Separazione biodiesel olii (m)etanolo Trigenerazione energia Estrazione Pretrattamento Biomasse oleaginose Trans esterificazione residui glicerina Separazione biodiesel olii (m)etanolo Trigenerazione energia Filiera biodiesel
  20. 20. Separazione Pretrattamento biomassa lignino- cellulosica Idrolisi (acida enzimatica) residui (lignina) Fermentazione cellulosa residui (microrganismi) Distillazione acqua bioetanolo Idrolisi Estrazione biomasse zuccherine / cereali Filiera bioetanolo
  21. 21. Essiccatore cippato umido Caldaia energia elettrica cippato 20 % umidità Microturbina pellets Pellettizzatrice calore Essiccatore cippato umido Caldaia energia elettrica cippato 20 % umidità Microturbina pellets Pellettizzatrice calore Biomassa lignocellulosica (combustione diretta e produzione di pellet)
  22. 22. Gasificazione Pretrattamenti (macinazione, essiccamento) biomassa lignino- cellulosica vapore, O2 Conversione TAR residui agro- forestali ceneri acque reflue polveriPulizia syngas CO shift Fischer Tropsch Generazione combinata Separazione purificazione syngas H2 combustibili liquidi energia Gasificazione Pretrattamenti (macinazione, essiccamento) biomassa lignino- cellulosica vapore, O2 Conversione TAR residui agro- forestali ceneri acque reflue polveriPulizia syngas CO shift Fischer Tropsch Generazione combinata Separazione purificazione syngas H2 combustibili liquidi energia Biomassa lignocellulosica (Gassificazione)
  23. 23. - riduzione delle emissioni - bilancio CO2 - bilancio energetico - biodiversità - conservazione del suolo - tutela risorse idriche - valori ricreativi , paesaggio - bilancio economico - fabbisogno lavoro e macchine - stabilità rese e fertilità - flessibilità rotazione - contributo al fabbisogno energetico - costo di produzione dell’energia - creazione nuovi posti di lavoro - valorizzazione aree agroforestali La “sostenibilità” delle agrienergie è valutabile a scale diverse: … e in funzione dell’interesse del “decisore” è inevitabile che prevalgano valutazioni differenti …
  24. 24. Sistema erbaceo = 100 SRF.A SRF.B RISCHIO DI EROSIONE 49 38 CONCIMI AZOTATI CONCIMI FOSFORICI AZOTO PERDUTO FOSFORO PERDUTO 65 59 72 61 39 59 69 57 IMPIEGO FITOFARMACI IND. PERSIST. SUOLO IND. TOSSICITA ACQUE 21 42 7 8 0,1 0,0 CARBONIO FISSATO CARBONIO AL TERRENO S.O. UMIFICATA 0-5 cm 542 404 176 317 221 149 S.R.F. pioppo (ciclo 12 anni)! Arundo 32 t ha—1 Avviced: Bietola- Frumento - Sorgo – Girasole - Frumento – Set.Aside!T2 13,8 T3 16,4 Ciclo 16 anni Costo mezzi tecnici (€ ha-1 y-1)! 331! 305! 603! 392! Costo mezzi mecc. (€ ha-1 y-1)! 381! 311! 259! 328! Costi variabili (€ ha-1 y-1)! 712! 616! 862! 720! P. L . V. (€ ha-1 y-1) 1025* 1218* 1789* 1091 Ricavi - Costi (€ ha-1 y-1) 313 602 927 371 Alcune valutazioni economiche aziendali (2010) pianura pisana; coltura asciutta. Sostenibilità agronomica e economica …. * Prezzo vendita: 57 € t -1 (30% di umidità ) per pioppo e 40 € t -1 (45% di umidità) per canna
  25. 25. 0 5 10 15 20 25 30 35 40 S M C CR SRF P 6-ROT Resainsosstanzasecca(tha- 0 10 20 30 40 50 60 70 S M C CR SRF P 6-ROT Efficienzaenergetica(Output/Input) sorgo da fibra (S), miscanto (M); canna comune (C), cardo (CR), pioppo (SRF-P triennale) e rotazione sessennale (6-ROT). Colture dedicate per biomassa. Pianura pisana, terreni franchi, coltura asciutta. 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 S C SRF P 6-ROT Emissionidigasserra (kgCO2eqha-1 anno-1 ) SRC G M S CS GHG  emissions  (kg  CO2  eq  ha-­‐1  yr-­‐1) 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 Sostenibilità ambientale ….
  26. 26. Produzione di biomassa Barriere verdi, aree anti- erosione, buffer di protezione delle acque, frangivento, fono assorbenti, ecc) Funzione ambientale Rifugio per la fauna Conservazione biodiversità Assorbimento CO2 Miglioramento paesaggio Fitodepurazione e/o fitorimedio ? Le colture dedicate usate come servizi ecosistemici:
  27. 27. Vecchiano    550.000  m3   Calci     170.000  m3   Marina  +Tirrenia   580.000  m3   Pisa  nord  +  San   Giuliano  Terme   3.500.000  m3   Pisa  sud   1.500.000  m3   Totale stagione irrigua = 7.300.000 m3/anno Vicopisano   240.000  m3   Cascina   700.000  m3   Acque  reflue  della  piana  di  Pisa  …    
  28. 28. Salice - Svezia Pioppo - Canada SRF come fitodepuranti (filtri vegetali)
  29. 29. Incertezze: • Scarse informazioni sulla reale capacità di abbattimento di inquinanti soprattutto in ambiente mediterraneo • Frammentarie informazioni sui fabbisogni idrici delle colture (volumi di refluo applicabili ogni anno) Le SRF possono essere impiegate per il recupero di acque reflue più/meno depurate in ambiente mediterraneo ?? Obiettivi primari della ricerca: • Determinazione dei Kc (e quindi dell’ ETc) nel salice e nel pioppo (5 anni di sperimentazione in lisimetro) • Valutare l’attitudine depurante di queste specie (asportazioni di nutrienti) nei confronti di N e P • Stimare l’effetto sull’accrescimento delle due specie di una soluzione nutritiva in grado di riprodurre in linea di massima le concentrazioni di azoto e fosforo presenti in reflui parzialmente depurati
  30. 30. 12 Lisimetri volumetrici: - 6 lisimetri (3 per ogni specie) trattati con acqua ed altri 6 con acqua + concime N+P (20 mg l -1)
  31. 31. Densità: 10.000 piante ha-1 Superficie lisimetro: 1,025 m2 Interfila: 2.50 m Distanza sulla fila: 0.40 m • Talee di un anno di età di Salix alba (clone SI62-059) e di Populus deltoides (clone Lux) • Le piante sono state ceduate alla fine del primo anno e poi con turno biennale (raccolte 2 volte) 120 250 4037.5 250 200 20 37.52.52.5
  32. 32. Parametri idrologici e biometrici • Numero ed altezza dei polloni/pianta (15 gg) • D 0.30 m dei polloni (15 gg) • Biomassa (stimata nel biennio di vegetazione e misurata alla fine di ogni ciclo biennale) • Superficie fogliare (solo II° ciclo biennale) Lisimetro: ETc = I+P-D (decadale) ETo: Penman-Monteith (decadale) Kc = ETc / ETo(decadale)
  33. 33. Risultati: kc I anno 2.1 1.5 0 1 2 3 4 5 Apr Jun Aug Oct Willow Poplar II anno 3.6 3.0 0 1 2 3 4 5 May Jun Jul Aug Sept Oct Willow Poplar I anno - 4.0 3.5 0 1 2 3 4 5 J ul Aug S ep Oct nov Willow Poplar II anno 2 3.5 0 1 2 3 4 5 jun Aug Oct poplar willow I° ciclo biennale II° ciclo biennale
  34. 34. Bilancio dei nutrienti • Analisi settimanale (NO3, PO4, Ntot, Ptot) nei liquidi drenati • Stima dell’efficienza depurativa attraverso il rapporto input/output dell’ N e P
  35. 35. Risultati: efficienza depurativa (N) Parametri Pioppo Salice basso liv. fert   alto liv. fert   basso liv. fert   alto liv. fert Apporti N (Kg ha-1) 56 205 106 287 Perdite N (Kg ha-1) 7.8 5.9 6 5.7 Efficienza della ritenzione * (%) 83   95   93   97   * considerando la media di entrambe le stagioni vegetative del 1° anno dei cicli biennali e l’inverno successivo Il P è stato distribuito in ragione di 12 – 23 kg/ha, ritrovato in tracce nel drenato, con un efficienza depurativa del 99%
  36. 36. Ipotesi di utilizzo nell’area critica del bacino del lago di Massaciuccoli Viareggio Lucca Pisa Fiume Serchio Lago e padule
  37. 37. 1 2 3 Possibili  rimedi  al  rilascio   del  fosforo  nel  bacino   meridionale  della   bonifica  del  lago  di   Massaciuccoli:     •  Fasce tampone diverse (miste) alle scoline e ai canali •  Lagunaggio: alla testata dei canali, in aree specifiche •  Fitodepurazione (senza asportazione della biomassa) •  Vegetation filters (con asportazione della biomassa => utilizzo energetico)         La fitodepurazione delle acque …
  38. 38. Biocarburanti 2°generaz. Specie Resa potenz. in Etanolo (l ha-1) Canna da zucchero 6797 - 8134 Mais 5200 - 5400 Sorgo zuccherino 2524 - 7012 Panico 3085 - 7573 CANNA COMUNE 25 t ha-1 SRF PIOPPO 16 t ha-1 8.300 kg/ha 4.977 kg/ha Rese medie Pisa Sulla sostenibilità delle agri-energie …
  39. 39. ANALISI VOCAZIONALITA’ DELLE AREE
  40. 40. Indice di Aridità stagionale (AGROMETEO) Tessitura dei suoli(JRC) Profondità dei suoli (JRC) POTENZIALITA’ DELLA TOSCANA …
  41. 41. Residui agric. legnosi < 75% Distribuzio ne delle diverse colture senza irrigazione . Sup. colture dedicate < 10% di SAU Fattori di esclusione: Aree pendenza > 15%; Seminativi irrigui; Oliveti, vigneti, frutteti ; Colture permanenti, prati stabili, risaie, ecc.; Vivai, ortive e colture protette; Zone umide e corpi idrici, ecc. 355.055 ha Residui agr. erbacei < 20% Legno / biomassa totale > 50%
  42. 42. 86.000  t  s.s./anno   208.000  t  s.s./anno   Energia  potenziale  da  residui   agroindustriali  (GJ/anno)   599.000   Energia  potenziale  da  biogas:  zootecnia  e   se@ore  orAcolo  (GJ/anno).     835.000   SAma  delle  disponibilità   potenziali  di  biomasse   residuali  agricole  e   agroindustriali     in  Toscana  (2009)  
  43. 43. Il potenziale FORESTALE della Regione Toscana Stima CREAR 15.000.000 GJ/anno (120 MWe) 604.00GJ; 4,78 MWe 928.000 GJ; 7,35 MWe 724.000 GJ; 5,73 MWe 268.000 GJ; 2,12 MWe 3.152.000 GJ; 24,97 MWe 2.465.000 GJ; 19,53 MWe 2.695.000 GJ; 21,35 MWe 2.299.000 GJ; 18,21 MWe 528.000 GJ; 4,18 MWe 1.394.000 GJ; 11,04 MWe
  44. 44. Potenziale energetico da biomasse agroforestali in Toscana (2009) 748.000 GJ; 5,9 MWe 1.486.000 GJ; 11,8 MWe 1.460.000 GJ; 11,6 MWe 564.000 GJ; 4,5 MWe 6.018.000 GJ; 47,7 MWe 5.226.000 GJ; 41,4 MWe 8.011.000 GJ; 63,5 MWe 8.284.000 GJ; 65,6 MWe 2.424.000 GJ; 19,2 MWe 5.095.000 GJ; 40,4 MWe 39.000.000 GJ/anno (310 MWe)
  45. 45. MAPPA DI VOCAZIONALITA’ DELLE COLTURE DA BIOCARBURANTE
  46. 46. ASSETTO DEL SETTORE AGRICOLO ISTAT
  47. 47. SAU: 1.462.151 ha Seminativi: 213.468 ha ASSETTO DEL SETTORE AGRICOLO SUPERFICI - ISTAT
  48. 48. sau% <5 ha 5% 5-20 ha 13% 20-50 ha 25% 50-100 ha 26% >100 ha 31% <5 ha 5-20 ha 20-50 ha 50-100 ha >100 ha 0" 50000" 100000" 150000" 200000" 250000" 300000" 350000" <5"ha" 5*20"ha" 20*50"ha" 50*100"ha" >100"ha" Distribuzione,classi,di,SAU,e,di,sup.,a,semina7vi,(2007), semina1vi" SAU" ASSETTO DEL SETTORE AGRICOLO DIMENSIONE IMPRESE AGRICOLE - ISTAT Composizione percentuale delle classi di superficie a seminativo nelle aziende agricole in Sardegna (2007) <5 ha 5% 5-20 ha 19% 20-50 ha 32% 50-100 ha 28% >100 ha 16% <5 ha 5-20 ha 20-50 ha 50-100 ha >100 ha
  49. 49. Ripartizione percentuale principali comparti agricoli Cereali 29% Ortaggi piena aria 9% Foraggere avvicendate 58% altri seminativi 4% Colture industriali 0% Cereali Foraggere avvicendate Colture industriali Ortaggi piena aria altri seminativi comparto sup. (ha) Cereali 61.960 Foraggere avvicendate 124.198 Colture industriali 46 Ortaggi piena aria 18.835 altri seminativi 7.565 Regione Sardegna, andamento decennale delle superfici dei comparti agricoli prevalenti, facendo pari a 100 le superfici dell'anno 2000 0 20 40 60 80 100 120 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 Cereali Ortive Industriali Arboree Foraggere SAU ASSETTO DEL SETTORE AGRICOLO RIPARTIZIONE COLTURE AGRICOLE - ISTAT
  50. 50. Ripartizione percentuale principali comparti agricoli Orzo 20% Frumento duro 63% Mais-Sorgo 1% Avena 16% comparto Frumento duro Avena Orzo Mais-Sorgo comparto sup. (ha) Frumento duro 38.516 Avena 10.170 Orzo 12.482 Mais-Sorgo 792 ASSETTO DEL SETTORE AGRICOLO RIPARTIZIONE COLTURE CEREALICOLE - ISTAT
  51. 51. seminativi: principali comparti cereali
  52. 52. Ortive di pieno campo (Reg. Sardegna) Carciofo: 13.383 ha altre ortive di pieno campo: 5.452 ha Seminativi: principali comparti
  53. 53. CARATTERIZZAZIONE PEDOCLIMATICA
  54. 54. tessitura  prevalente   Acqua  u0le  (mm)   CARATTERIZZAZIONE DEI SUOLI ESB - JRC
  55. 55. Profondità  della  falda  acquifera   LIVELLO POTENZIALE DELLA FALDA ESB - JRC
  56. 56. dIa = Ptot − ETP ETP ⋅ (P tot) (ETP) (dIa) Precipitazioni (P tot) ed evapotraspirazione potenziale (ETP) e indice di deficit idrico potenziale annuo (dIa) nelle sei stazioni metereologiche UCEA
  57. 57. pioggia  stagionale   etp  stagionale   Indice  Thorntwhaite   X=f(P,ETP,AWC)   CARATTERIZZAZIONE CLIMATICA UCEA
  58. 58. VOCAZIONALITA’ DELLE AREE
  59. 59. •  I terreni ad alta vocazionalità rappresentano circa il 19% dei seminativi pianeggianti e sono situati soprattutto nel sud-ovest della regione, tra le provincie di Cagliari, Medio Campidano, Carbonia- Iglesias ed Oristano. •  Quelli di medio-alta vocazionalità rappresentano l’11% dei seminativi pianeggianti, mentre quelli di medio- bassa vocazionalità rappresentano il 19%, entrambe le tipologie sono prevalentemente situate nelle provincie di Cagliari ed Oristano. •  Nel resto della regione prevalgono terreni di bassa vocazionalità, che complessivamente rappresentano il 50% dei seminativi pianeggianti dell’isola.
  60. 60. LA REDDITIVITA’ DELLE COLTURE
  61. 61. Cardo Canna Pioppo/ Eucalipto No limitazioni DI > - 0.6, Suolo = F, M, MF DI > - 0.6, Suolo = F, M, MF Falda < 150-200 cm Falda < 50-100 Eucalipto + Pioppo Irr Eucalipto + Pioppo COLTURE LIGNOCELLULOSICHE POLIENNALI
  62. 62. REDDITO LORDO – LIGNOCELLULOSICHE
  63. 63. SCENARIO S4 – OTTIMISTICO Eucalipto – 12 t/ha Pioppo – 12 t/ha Cardo – 15 t/ha Canna – 20 t/ha 10% seminativi
  64. 64. SUPERFICI  DESTINABILI  ALLE  DIVERSE  COLTURE  NEI  COMUNI  DELLA  REGIONE    SECONDO  L’IPOTESI  DELLO  SCENARIO  OTTIMISTICO  
  65. 65. Produzioni potenziali di biomassa nei comuni della Regione secondo lo scenario ottimistico delle rese delle colture
  66. 66. Produzione potenziale di biomassa (4 specie), di seme di cardo ed ha occupati nello scenario S4 ottimistico
  67. 67. Colza Girasole Suolo= F, M, MF DI > - 0.6, Suolo = F, M, MF, Falda <150-200 COLTURE OLEAGINOSE
  68. 68. 1,8 t/ha 2,2 t/ha
  69. 69. GRAZIE  PER  L’ATTENZIONE   Enrico  Bonari    Giorgio Ragaglini Nicoletta Nassi o Di Nasso Elisa Pellegrino Cristiano Tozzini Simona Bosco Ricardo Villani Federico Triana Neri Roncucci Federico Dragoni Valentina Giulietti Valentina Lasorella Elisa Corneli Fabio Taccini Sergio Cattani

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