Biometano, l’investimento che torna in agricoltura

L’incentivazione per la produzione di biogas e biometano come biocarburante offre significative opportunità per il territorio e l’ambiente. Consentendo di realizzare uno dei più virtuosi modelli di economia circolare. Le istruzioni per entrare in questo business "step by step"

Quali opportunità per il territorio, l’ambiente e l’agricoltura offre il nuovo quadro di incentivi alla produzione di biometano? Quali sono i modelli di agricoltura o le filiere più adatti affinché questa partecipi al passaggio virtuoso all’economia circolare?
Se ne è parlato nel convegno Biometano step by step, organizzato a San Piero a Grado (Pisa) dalla Scuola Superiore Sant’Anna, Biosai srl, il Centro di ricerca interuniversitario sulle biomasse da energia (Cribe) e il Centro Enrico Avanzi dell’Università di Pisa.

La svolta legislativa

La produzione di biogas, ottenuto dalla digestione anaerobica di biomasse di diversa natura (dagli scarti vegetali o zootecnici, ai sottoprodotti dell’industria alimentare, fino alle colture dedicate per uso energetico, ai rifiuti organici urbani o Forsu - Frazione organica del rifiuto solido urbano - e ai fanghi) si trova di fronte a una svolta da valutare attentamente.

Il Dm 2 marzo 2018 (leggi qui) infatti prevede per i produttori di biogas o per soggetti imprenditoriali che entreranno nel settore, nuove interessati opportunità di incentivazione per il biometano destinato a essere utilizzato come biocarburante (dei dettagli sulle nuove forme di incentivazione per la produzione di biometano si è parlato sul numero 22 di Terra e Vita, Abbonati e clicca qui per accedere all'edicola digitale).

Nell’ambito degli incentivi una maggiore valorizzazione è prevista per il cosiddetto biometano avanzato, ottenuto garantendo l’origine delle biomasse da scarti di produzione, residui agricoli e colture dedicate limitate a quelle specificate nella parte A dell’allegato 3 del Decreto del ministero dello Sviluppo economico 10 ottobre 2014.

L'Italia è pronta

Lorenzo Maggioni, Consorzio italiano biogas

Un modello di “biogasfattobene” certificato ha spiegato Lorenzo Maggioni del Consorzio italiano biogas che non compete con le colture destinate al food e per il quale l’Italia è pronta e dispone di tutte le infrastrutture necessarie, con 700 impianti di digestione agricoli sui 1.700 totali, una rete di distribuzione molto estesa, il primato europeo di più di un milione di veicoli alimentati a Cng e di distributori (attualmente sono circa mille soprattutto nelle regioni del Centro Nord) e un interesse crescente per il gas naturale e il biometano liquefatti per gli automezzi pesanti.

Tra le biomasse ammissibili per il biometano avanzato troviamo in particolare citate “altre materie cellulosiche di origine non alimentare .. che includono [...] colture dedicate a basso contenuto di amido (quali a esempio Panicum Virgatum, Miscanthus Giganteus e Arundo Donax)”.

Giorgio Ragaglini, scuola superiore S.Anna
Federico Dragoni, scuola superiore S.Anna

Di queste colture, adatte alla valorizzazione agricola di aree svantaggiate o terreni marginali, si è occupato il gruppo di studio di Giorgio Ragaglini e Federico Dragoni della Scuola Superiore Sant’Anna che ha evidenziato in modo particolare l’interesse dei risultati ottenuti nella produzione di biomasse da Arundo donax (leggi più avanti).

Un investimento da valutare al di là degli incentivi

Nelle valutazioni che l’imprenditore dovrà affrontare per valutare la fattibilità dell’investimento per l’upgrading e la sua redditività, vi sono numerosi aspetti, come la modalità di distribuzione o di trasporto, le tecnologie di purificazione o eventualmente di liquefazione, ma anche la scala più adatta, la creazione di piattaforme e la valorizzazione dei sottoprodotti della digestione.

Nella stima presentata da Romano Giglioli del Dipartimento di Ingegneria dell’Università di Pisa, in un’ipotesi di mercato libero (non falsata cioè dagli incentivi che accompagnano gli imprenditori nella fase di avvio delle imprese, ma sui quali non dovrebbero poi effettivamente basarsi le valutazioni di convenienza nella realizzazione degli investimenti), la migliore valorizzazione del biogas prodotto da un impianto di digestione si avrebbe con la produzione di biometano liquefatto per la mobilità, mentre la convenienza della produzione di energia elettrica o di immissione e vendita del biometano nella rete sarebbero molto simili.

Il passaggio all’economia circolare

Fabrizio Adani, Università di Milano

Un aspetto importante sottolineato nella giornata di studio è stato anche quello della valorizzazione del digestato, nella fertilizzazione dei suoli, come anche nel concetto di bioraffineria relativamente all’utilizzo degli scarti a maggiore valore aggiunto (a esempio le sanse o le vinacce), richiamato da Federico Dragoni della Scuola Superiore Sant’Anna e da Fabrizio Adani dell’Università di Milano.

«L’incentivazione per la produzione di biogas e biometano è un investimento che deve tornare in agricoltura, per innescare forme di economia adatte a contrastare i cambiamenti climatici, passando dall’attuale modello lineare, che porta alla produzione di rifiuti e gas serra, a un modello di economia circolare nel quale i nutrienti presenti nei digestati tornano al suolo», ha sottolineato Fabrizio Adani nel suo intervento in occasione dell’incontro del 6 luglio scorso a Pisa.

L’uso dei sottoprodotti delle lavorazioni agroindustriali è particolarmente incentivato, riduce i costi di produzione del biometano e consente di valorizzare gli scarti trasformandoli da rifiuto da smaltire a risorsa.


Risultati promettenti della ricerca su Arundo donax

Arundo donax

L’Arundo donax o canna comune è una coltura perenne che si propaga per via agamica, il cui interesse in agricoltura è legato in modo particolare all’uso come biomassa per la produzione di energia, sia nei processi di combustione e gassificazione, sia nella digestione anaerobia per la produzione di biogas.

Gli studi realizzati negli ultimi anni dal Gruppo di ricerca sulle biomasse dell’Istituto di Scienze della Vita della Scuola Superiore Sant’Anna di Pisa hanno permesso di valutare le migliori tecniche di gestione agronomica della canna comune, allo scopo di ottimizzarne le rese e allo stesso tempo massimizzare il potenziale metanigeno delle biomasse raccolte.

I risultati ottenuti indicano nella doppia raccolta, effettuata con un primo taglio nel mese di luglio e un secondo raccolto in ottobre, grazie a una maggiore presenza di tessuti giovanili negli organi epigei, la gestione migliore per la produzione di biomassa destinata alla digestione anaerobica.

Comparando il potenziale metanigeno, come anche il parametro altrettanto interessante relativo alla velocità di degradazione fermentativa dell’Arundo donax in doppia raccolta, con quello ottenuto da superfici equivalenti di mais come coltura di riferimento più utilizzata nei biodigestori, i ricercatori pisani hanno concluso che l’adozione dell’A.donax in alternativa al mais potrebbe portare, nelle condizioni colturali della Toscana, a una riduzione fino anche al 40-50% delle superfici agricole destinate a colture dedicate alla produzione di biomasse per energia. Con il vantaggio evidente di una maggiore sostenibilità ambientale per la limitazione dell’uso del suolo a fini non alimentari e l’adozione di una coltura perenne meno esigente e in grado di fornire anche una serie di servizi ecosistemici come il sequestramento del carbonio e la prevenzione dei fenomeni erosivi, in accordo a quanto anche la Comunità Europea chiede nella produzione di bioenergie da fonti agricole. A.B.B.


Le tecnologie per l’upgrading

Per essere trasformato in biometano e utilizzato in rete o in alternativa come carburante GNC compresso fino a 200 bar o GNL liquefatto, il biogas ottenuto dalla digestione delle biomasse che presenta contenuti compresi tra il 55 e il 65% di metano, deve essere sottoposto a un processo di purificazione o upgrading. L’obiettivo è principalmente quello di ridurre il contenuto in CO2 e in altre sostanze inquinanti presenti (vapore acqueo, N2, H2S), aumentando la purezza del metano e le sue performance energetiche.

Le tecnologie attualmente più utilizzate sono quelle di lavaggio fisico con acqua o di assorbimento e adsorbimento chimico su solventi organici o su matrici solide a setaccio molecolare, mentre sono in crescita le tecniche di separazione e purificazione a membrana. 


La Scuola Superiore Sant’Anna per le colture sostenibili da biomassa

Il Gruppo di ricerca sulle biomasse dell’Istituto di Scienze della Vita della Scuola Superiore Sant’Anna di Pisa, si occupa e si è occupato negli anni di valutare sostenibilità agronomica, economica ed ambientale di sistemi colturali comprendenti colture dedicate da biomassa, allo scopo di massimizzare i benefici ambientali e le rese in substrati utili alla produzione di energia e bioprodotti.

“La nostra attività di ricerca è orientata all’individuazione di modelli di agricoltura” ci spiega Giorgio Ragaglini “in grado di ridurre le pressioni sulle aree agricole più vocate e di valorizzare aree altrimenti soggette ad abbandono, sottoposte a vincoli o con problematiche ambientali (es. eutrofizzazione delle acque). Tramite la valorizzazione dei sottoprodotti agricoli e agroindustriali, il recupero dei nutrienti, l’ottimizzazione dell’uso delle risorse e degli itinerari tecnici, con una stretta connessione tra produzioni no food e food, per una migliore integrazione tra produzioni convenzionali ed innovative, la digestione anaerobica in agricoltura può dare risposte a tutto tondo in termini economici e di sostenibilità ambientale.”
Allo scopo di traferire i risultati della ricerca e le innovazioni sviluppate, offrire consulenza e formare le nuove competenze necessarie in ambito agroindustriale e agroalimentare è nata Tellus Srl, l’azienda spin-off della Scuola Superiore Sant’Anna di Pisa della quale ci parla Federico Dragoni: “Tellus offre consulenza e studi di fattibilità, formazione tecnica, supporto a soggetti privati e pubblici in azioni di networking e costruzione di partenariati e nella stesura e gestione di proposte progettuali, accompagnando imprese, organizzazioni ed enti che operano nel settore ambientale, agricolo e agroindustriale, così come negli ambiti delle energie rinnovabili e della chimica verde, verso l’adozione di modelli e schemi di sviluppo sostenibile.” Tra le attività del gruppo la progettazione di Sistemi Informativi Territoriali (GIS) e protocolli di analisi spaziale dei dati, lo sviluppo, validazione e applicazione di indici telerilevati e di strumenti di agricoltura di precisione, le analisi di rischio ambientale e di supporto dello sviluppo rurale, quelle del ciclo di vita di prodotti e servizi, il supporto all’ottenimento delle certificazioni ambientali, i bilanci e il monitoraggio delle emissioni e lo studio dei protocolli gestionali volti al loro contenimento, lo sviluppo di strumenti di supporto alle decisioni nell’ambito della chimica verde e della bioeconomia e l’ottimizzazione della gestione delle acque di irrigazione.

tab. 1 Specifiche di purezza e composizione del biometano in funzione dei suoi possibili utilizzi

CH4 CO2 N2 H2S
Biometano immesso in rete • 96% < 3% < 5% < 5 mg/Nm3
Bio GNC (fino a 200 bar) • 96% < 2,5 < 5% < 5 mg/Nm3
GNL Biometano liquefatto • 99% < 1%

Da Gabriele Pannocchia, Dipartimento di Ingegneria Civile e Industriale dell’università di Pisa, Giornata di studio Biometano Step by step

Articolo pubblicato sul numero 25 di Terra e Vita 

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