UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI FIRENZE
FACOLTÀ DI AGRARIA

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SUBTROPI...
Effetto Serra e Protocollo di Kyoto
• La temperatura media del pianeta è in continuo
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Risorse Combustibili fossili
Il petrolio potrà pure essere sufficiente per i prossimi 40 anni ma la terra subirà enormi e
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Emissioni di gas serra
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L’ENERGIA RINNOVABILE
Le energie alternative e i
biocarburanti
• Per rientrare nei parametri di Kyoto fondamentale

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sarà agire su settore ...
L’energia rinnovabile e l’efficienza
energetica.

• Le F.E.R (fonti energetiche rinnovabili) vanno

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assorbire CO2 dando un output
energetico sfruttabile.
• Il bilancio netto della CO2 biogena ...
Biocarburanti
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Le colture e il Bioetanolo
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L'enfasi negli S.U sul bioetanolo da cereali nasce
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• La biomassa coltivata nei pressi dell’impianto è

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Microalghe
• Le colture algali possono trovare

applicazione sia nella produzione
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Microalghe
Hanno efficienza fotosintetica con luce naturale vicina al
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• Con...
I Limiti delle microalghe
come energy crops
I costi d’impianto e produzione sono ancora
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Soluzioni possibili
Migliorare il rendimento energetico dei processi
di raccolta e essicazione.
• Utilizzo di flocculanti ...
APPLICABILITA’ AI
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• Fabb.Energetico

Ist. e Fattorie in zone rurali

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APPLICABILITA’ AI TROPICI:
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L’efficienza fotosintetica delle alghe è del 5% contro 2%
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Conclusioni
• Dall’uso dell’ analisi Lca e EROEI emerge come una

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Bioenergia da agricoltura e acquicoltura nei PVS tropicali e subtropicali - Autore: Giuseppe Nania - tesi di laurea del corso triennale in agraria tropicale. Bioenergy from agriculture and microalgae in tropical and subtropical Countries. Author: Giuseppe Nania - thesis of degree in Tropical Agriculture.

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  1. 1. UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI FIRENZE FACOLTÀ DI AGRARIA CORSO DI LAUREA DI 1 LIVELLO IN SCIENZE AGRARIE TROPICALI E SUBTROPICALI ENERGIE RINNOVABILI DA AGRICOLTURA E ACQUICOLTURA NEI PVS TROPICALI Tesi di Laurea di Giuseppe Nania A.A. 2006/2007
  2. 2. Effetto Serra e Protocollo di Kyoto • La temperatura media del pianeta è in continuo rialzo. Ciò rappresenta una minaccia per tutta la biosfera. • Questo fenomeno è stato correlato all’enorme accumulo di CO2 nell’atmosfera negli ultimi due secoli a causa dell’uso dei combustibili fossili. • Il petrolio basterà fino al 2040 ma la terra subirà enormi e devastanti cambiamenti climatici entro il 2030 (Robert, 2006). • Per diminuire l’effetto serra i paesi firmatari del Protocollo si sono impegnati a diminuire le emissioni di CO2 del 5,2% entro il 2010.
  3. 3. Risorse Combustibili fossili Il petrolio potrà pure essere sufficiente per i prossimi 40 anni ma la terra subirà enormi e devastanti cambiamenti climatici entro i prossimi 30 anni (Robert, 2006). Uranio Carbone Durata scorte anni Gas 0 50 100 150 200 Petrolio
  4. 4. Emissioni di gas serra 6000 5000 Trasporto 4000 C.E e Ind. 3000 Commerciale 2000 Residenziale 1000 0 Totale G/t/a di carbone G/t/a di CO2
  5. 5. L’ENERGIA RINNOVABILE
  6. 6. Le energie alternative e i biocarburanti • Per rientrare nei parametri di Kyoto fondamentale • • sarà agire su settore dei trasporti e sulla produzione d’energia elettrica che rappresentano la stragrande maggioranza delle emissioni di gas serra. L’U.E ha imposto entro il 2010 ai paesi membri d’incrementare al 5,75% l’uso dei biocarburanti. Cio’ apre grandiose prospettive alla produzione d’energia da fonti rinnovabili come la biomassa e ai biocarburanti.
  7. 7. L’energia rinnovabile e l’efficienza energetica. • Le F.E.R (fonti energetiche rinnovabili) vanno giudicate con criteri di efficienza energetica come l’analisi Lca (Life Cycle Assessment), l’EROEI (Energy Return On Energy Investment). 1. Lca è l’analisi del ciclo della vita del prodotto. Usato per valutare le emissioni di gas serra nel processo e compararle con i fossili. 2. EROEI è il rapporto tra input e ouput energetico del processo. Usato per comparare le energie rinnovabili. .
  8. 8. EROEI fonti energetiche EROEI 30 25 Petrolio Carbone Metano Nucleare Idroelettrico Eolico Solare Biomassa 20 15 10 5 0 Fonti energetiche
  9. 9. Lo scopo delle Energy Crops è assorbire CO2 dando un output energetico sfruttabile. • Il bilancio netto della CO2 biogena è uguale a zero • E’ importante che il tempo di stoccaggio dei prodotti sia il • maggiore possibile Le pratiche agrocolturali interferiscono notevolmente col normale ciclo del carbonio. • L'ENERGIA IMMAGAZZINATA NELLA FITOMASSA ATTUALE (30X 1021 J) è UGUALE A QUELLA CONTENUTA NELLE RISERVE DI CARBONE GAS E PETROLIO (25 X 1021 J).
  10. 10. Biocarburanti • Bioenergie intervengono Trasporti Biocarburanti Prod.Energia Centr. a Biomassa • I Biocarburanti Bioetanolo C.amilaceo-zuccherine Biodiesel Colture oleaginose. . . .. . ..
  11. 11. Produzione attuale di Biocarburanti (1000 t /a) 9000 8000 7000 6000 5000 4000 3000 2000 1000 0 Biodiesel Bioetanolo
  12. 12. IL BIODIESEL DA OLEAGINOSE • Basso H.I. (Harvest Index) delle oleaginose 30% (semi). • La combustione del biodiesel determina meno emissioni rispetto alla combustione del gasolio. • Estere ottenuto dalla trans-esterificazione dell’olio vegetale o animale con un alcool dando come prodotto di scarto il glicerolo. . Questa reazione migliora le proprietà chimico fisiche dell’olio, diminuendone la viscosità e stabilizzandolo. • Dalle famiglie delle Brassicacee e Asteraceae, Areaceae e Euforbiaceae provengono nei paesi temperati e ai tropici le specie utilizzate come colture oleaginose ad alta produzione.
  13. 13. Rese olio T.E.C e microalghe (kg / ha /a) 16000 14000 Microalghe Palma da olio Palma da cocco Pongamia Tung Jatropha Ricino Girasole Cartamo 12000 10000 8000 6000 4000 2000 0 ENERGY CROPS
  14. 14. NEGLECTED CROPS AMAZZONICHE 6 5 Copaifera langsdorfii Attalea speciosa 4 Platonia insignis 3 Acrocomia totai 2 Astrocaryum vulgare Oenocarpus bataua 1 0 t / ha
  15. 15. Unione Europea e Biodiesel • La Politica Agricola Europea (PAC) è in crisi da anni per sovrapproduzioni da Food Crops tanto che la compra e la distruzione delle derrate è stata pratica comune, ora si sovvenziona affinchè i terreni siano incolti (set-aside). • Il biodiesel è prima di tutto un ottimo affare sia per dare nuova linfa al settore agricolo che per evitare la dipendenza petrolifera basti ricordare che ogni euro investito nel settore primario apporta 1,8 eu tot. al sistema economico. • Che il biodiesel diminuisca la quantità di gas serra nell'aria rispetto al gasolio considerando i limiti ambientali noti dell'agricoltura estensiva meccanizzata è una realtà molto contraddittoria.
  16. 16. Le colture e il Bioetanolo • H.I 45-50% • L’ alcool da bioetanolo è ottenuto dalla fermentazione • • • • di amidi e zuccheri e anche dalla cellulosa previa idrolisi enzimatica. Le colture più usate sono le amilacee: mais e manioca. Le saccarine: canna da zucchero, il sorgo zuccherino. Ad alto tasso d’inulina: Topinambur e Cicoria. Le cellulosiche: Switchgrass e Miscanto.
  17. 17. Resa Alcool Tropical Energy Crops (l / ha / a) 9000 8000 7000 6000 Sago Switchgrass Canna da zucchero Sorgo dolce Topinambur Manioca Patata dolce 5000 4000 3000 2000 1000 0 ENERGY CROPS
  18. 18. Il bioetanolo e gli Stati Uniti L'enfasi negli S.U sul bioetanolo da cereali nasce dall’azione di lobby tra l'agricoltura americana ipersovvenzionata in cerca d'uno sbocco alle eccedenze ceraicole, Detroit affascinata dalle enormi potenzialità d'un carburante ossigenato e quindi maggiormente prestante della benzina, la politica estera alla ricerca di consensi nell'opinione pubblica straniera e nazionale dopo il no alla firma di Kyoto. I benefici ambientali anche qui sono molto contradditori per molti analisti 'indipendenti'.
  19. 19. Energia da Biomassa • La biomassa coltivata nei pressi dell’impianto è • • • 1. 2. 3. 4. processata (esp.pellettizzazione) e bruciata in centrali t.elettriche. Ha bilanci energetici migliori rispetto alla filiera dei biocarburanti (0,31 unità d’e.fossile per 1 prodotta) Indice di raccolta 85%. Le colture più indicate sono quelle con: buon potere calorifico alta efficienza fotosintetica e d’utilizzo d’acqua (w.u.e) alta resa in biomassa rusticità e bassa richiesta input agrocolturali.
  20. 20. Trasformazione della Biomassa Biomassa ligno cellulosica Polverizzazione. Compattazione. Liquificazione Gassificazione Idrolisi Piante polver. Pellets, Cippato Bio oil metanolo Syn gas, Idrogeno Etanolo
  21. 21. Resa annuale in s.s. Fuel Crops tropicali t/ha 70 Fabb. Crescente in legna da ardere al Trop., nel Sahel è concausa nella desertificazione 60 Eucalipto 50 4624 cal/g Bamboo 40 3900 cal/g Fuel crops • H.I 70% • Contrastano la deforestazione • Generano reddito • Hanno ottimo P.C crescita veloce 30 3850 cal/g 3800 cal/g Leucaena 20 10 0 0,5 t/ha Azoto aportato al suolo Colture Mesquite (Prospis spp.) 0,2 t/ha Azoto a.suolo
  22. 22. Microalghe • Le colture algali possono trovare applicazione sia nella produzione d’energia elettrica che nella produzione di Biofuels. • Le migliori aspettative si nutrono verso la produzione di biodiesel da alcune specie di microalghe. • 1 t di microalghe assorbe 1,8 t di CO2 .
  23. 23. Microalghe Hanno efficienza fotosintetica con luce naturale vicina al 5% teorico contro 1,8% delle piante superiori. • Contenuto in olio max del 60% sulla massa tot. • Sotto stress d'azoto aumenta la sintesi lipidica. • Utilizzo i gas esausti delle centrali a carbone con max aumento produttivo e vantaggi ambientale. • Una Centrale T.E a Carbone da 50 Mw genera 414.000 t / a di CO2 che con un impianto di coaptazione gas esausti a microalghe (1000 ha) vengono ridotte del 50%.
  24. 24. I Limiti delle microalghe come energy crops I costi d’impianto e produzione sono ancora alti, con l’operazione di raccolta e essiccazione come fattore limitante dato che richiedono i ¾ dell’energia ottenuta.
  25. 25. Soluzioni possibili Migliorare il rendimento energetico dei processi di raccolta e essicazione. • Utilizzo di flocculanti organici o di sintesi . Moringa oleifera Ingegneria Genetica • Sbalzi di Ph soda • Microalghe filamentose per facilitare la raccolta. .
  26. 26. APPLICABILITA’ AI TROPICI • Fabb.Energetico Ist. e Fattorie in zone rurali COLLETTORI E PANELLI SOLARI BLISTER A JATROPHA BIOGAS DA REFLUI
  27. 27. Sistemi complessi d’autosufficenza energetica al tropico Indisp. alto livello tecnologico e risorse idriche. Unisce colture, allevamenti, acquicoltura integrata, colture microbiche, biogas. Concimi FATTORIA N, P, K PALMA DA SAGO Scarti PERSONALE ( Lavoro ) Amido Colture Batteriche • • • • Max riciclo dell’azoto e dei nutrienti Max produzione di cibo per Input Min dipendenza aziendale da fossili Accumulo metalli pesanti nella catena trofica SUINI, POLLI Deiezioni BIOGAS CIBO Percolato Mat. Edile e Agricolo Microalghe Pescicoltura 9 Bioetanolo Biodiesel Deiezioni Molluschi
  28. 28. APPLICABILITA’ AI TROPICI: LA FILIERA BIODIESEL. Raccolta Trasformazione Estrazione Distribuzione
  29. 29. ALGAE VS PLANTAE L’efficienza fotosintetica delle alghe è del 5% contro 2% delle piante superiori quindi abbiamo una maggiore capacità produttiva. Inoltre non sono competitive con le colture alimentari visto che si possono utilizzare acque di scarico e terreni non fertili per la loro coltura.
  30. 30. Conclusioni • Dall’uso dell’ analisi Lca e EROEI emerge come una • conclamata convenienza energetica delle bioenergie sia una realtà spesso contradditoria al momento. • Le bioenergie specie i biocarburanti e le biomasse danno nuova linfa al settore agrario in crisi. Applicare nei PVS tropicali le Bioenergie può essere un occasione per l’emancipazione dalla povertà delle aree rurali più povere ma anche causare un incremento della deforestazione per lasciar posto alle Energy Crops sotto la spinta della domanda europea crescente di biocombustibili.

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