Global changes push to set up strategies able to mitigate and adapt agricultural and forest crops to environmental variability, and the sustainable intensification of production processes under agricultural and forestry systems is one of the approaches mainly supported. In Italy biomass and biogas are the renewable energy sources that have shown the greatest potential for growth in recent years. In this context, during the XV National Congress held in Bolzano in February 2018, the Italian Association of Agricultural Scientific Societies has promoted an analysis about potentialities and limits of the sustainable intensification of agricultural and forestry systems for bioenergy production. This document reports the outcome, in the form of a commented discussion, on the main evidences and proposals from technical-scientific and operational points of view.
I cambiamenti climatici e socioeconomici globali spingono la ricerca a sostenere la definizione e attuazione di efficaci strategie di mitigazione e adattamento per le colture e gli ecosistemi e per l’intensificazione sostenibile dei processi produttivi dei sistemi agrari e forestali. In questo contesto si rileva che in Italia le biomasse e il biogas sono le fonti energetiche rinnovabili che hanno dimostrato il maggiore potenziale di crescita in questi ultimi anni (
Secondo la
L’espansione del settore delle biomasse agricole e forestali a fini energetici ha reso inevitabile a livello internazionale il dibattito circa la definizione di criteri chiari e univoci per garantire la sostenibilità del comparto. In particolare, con riferimento al contesto italiano, si impongono riflessioni circa le modalità più corrette per sostenere l’offerta interna, orientandola verso criteri di qualità e responsabilità (ad esempio, per le biomasse di origine forestale tramite la diffusione dei sistemi di certificazione per la gestione forestale sostenibile, rendendola obbligatoria quando l’impresa beneficia di aiuti pubblici) e facendo sì che ci sia un più ampio processo di sviluppo del settore agro-forestale su scala locale. In Italia la maggior parte degli impianti di produzione energetica alimentati con bioenergie (biomasse solide, biogas, biodiesel) è di piccole dimensioni: nel 2014 gli impianti erano oltre 2482, pari a 4044 MW di potenza complessiva e a 1.6 MW di potenzia media per impianto. Gli impianti che utilizzano principalmente legno e suoi derivati (pellet, cippato, ecc.) erano 251 pari a 664 MW di potenza complessiva, in media pari a circa 2.6 MW ciascuno. Sempre nel 2014, gli impianti a biogas in funzione in aziende agricole erano 1362, con una potenza media inferiore a 1 MW, ed erano alimentati con deiezioni animali in combinazione con foraggi e residui agricoli (
Il concetto di “intensificazione sostenibile”, come definito da
Anche per le “produzioni agro-forestali per biomassa a impiego energetico” esistono tuttavia problemi di sostenibilità ambientale ed economica, che vanno affrontati allo scopo di: (i) dimensionare gli impianti sulle reali capacità e possibilità di approvvigionamento locale, considerando fonti di origine diversificata; (ii) individuare le filiere maggiormente sostenibili; (iii) individuare le forme e le pratiche produttive maggiormente sostenibili all’interno di ciascuna filiera.
In questo contesto l’adozione di sistemi di certificazione ambientale e tracciabilità in relazione all’origine delle biomasse può contribuire a fornire adeguate garanzie. Allo stesso modo potrebbero essere certificate con Catena di Custodia le imprese che gestiscono gli impianti a biomasse, a dimostrazione che la biomassa utilizzata provenga da sistemi colturali gestiti in modo responsabile.
È necessario distinguere gli “indicatori di sostenibilità ambientale” in relazione alle principali finalità del loro impiego.
In Italia le filiere bioenergetiche sostenibili sono principalmente la filiera legno da residui agro-forestali e coltivazioni dedicate e la filiera biogas-biometano da residui agro-zootecnici.
Le biomasse ligno-cellulosiche possono essere considerate risorse primarie rinnovabili e, quindi, inesauribili nel tempo purché vengano utilizzate con un tasso complessivamente non superiore alle capacità di rinnovamento biologico in quanto esse non sono quantitativamente illimitate. Infatti, per ogni specie vegetale la disponibilità è vincolata dalla superficie ad essa destinata, da eventuali vincoli climatici, pedologici e ambientali che tendono a selezionare, in ogni regione, le specie che effettivamente vi possono crescere e il loro incremento annuo, o che possono essere coltivate in maniera ambientalmente ed economicamente conveniente.
Se evidenti appaiono i vantaggi ottenibili dall’utilizzo razionale delle biomasse ligno-cellulosiche in una filiera agro-energetica, è possibile individuare anche gli eventuali aspetti che ostacolano la diffusione della filiera stessa. Su questi parametri e criteri dovrebbe quindi, in primo luogo, essere dimensionato ciascun impianto, al fine di garantirne la sostenibilità non solamente economica, ma anche ambientale.
Lo sviluppo di filiere agro-silvo-energetiche va in primo luogo dimensionato alle reali capacità di approvvigionamento locale e attuato attraverso la messa a punto di un sistema che assicuri che le produzioni portino reali benefici al bilancio energetico ed ambientale complessivo, mirando a una effettiva riduzione delle emissioni di CO2 e salvaguardando specie e habitat.
Il concetto di sostenibilità racchiude in sé molteplici aspetti, principalmente ambientali, economici, sociali e istituzionali, tra loro correlati (
La logica della filiera corta e la valorizzazione prioritaria delle biomasse già presenti nel territorio o introducibili tramite lo sviluppo di colture arboree specializzate o aridocoltura di oleaginose industriali su suoli degradati, marginali e/o abbandonati sono le chiavi per lo sviluppo sostenibile delle bioenergie, che deve essere coniugato con la realizzazione di impianti decentrati, di media o piccola dimensione. Le necessità energetiche delle utenze presenti sul territorio devono pertanto essere compatibili con le reali disponibilità e potenzialità del territorio, e quindi non superare il limite di approvvigionamento annuo disponibile.
La pianificazione e il dimensionamento degli impianti rispetto alle reali capacità di approvvigionamento locale e alle necessità energetiche locali costituiscono uno dei principali passi per la realizzazione di filiere efficienti e sostenibili (
Per quanto attiene invece specificatamente all’utilizzazione forestale, l’effettiva disponibilità di prelievo delle biomasse legnose deve essere sempre coniugata al rispetto della sostenibilità ambientale, ma ogni ragionamento sul loro impiego anche a fini energetici non può prescindere dalla risoluzione di problematiche diffuse sul territorio forestale nazionale come l’inadeguatezza della rete di viabilità forestale e la frammentazione fondiaria.
Affinché siano ecosostenibili, le filiere agro-silvo-energetiche oltre che rinnovabili devono anche: (i) essere corte (nello spazio) e piccole (nella potenza energetica), dimensionate su un approvvigionamento costante e continuo a impianti che non superino i limiti reali di disponibilità locale; (ii) garantire un bilancio energetico positivo e una produzione complessiva di CO2 negativa o nulla; (iii) contribuire, attraverso buone pratiche a una migliore fissazione di carbonio nel suolo, alla lotta al degrado e all’erosione del suolo, al processo di graduale sostituzione dei concimi di sintesi e al miglioramento della qualità dei suoli (
Il Ministero delle Politiche Agricole Alimentari e Forestali, in attuazione della Legge Finanziaria 2007 (n. 296) e del collegato Decreto Legge 159/2007 (
L’adozione di un mero criterio di distanza geografica per la qualificazione di una filiera come corta appare tuttavia non sufficiente a coprire la molteplicità di aspetti a cui questo concetto rinvia e, nel contempo, pone un problema di coerenza e univocità di parametri per i medesimi materiali (
Nel concetto di filiera corta rientrano tutte le pratiche finalizzate al recupero di un rapporto diretto tra produttori e consumatori, anche al fine di contenere e ridurre i costi al consumo dei prodotti (energia). Nelle filiere corte possono rientrare sia le micro-filiere di autoconsumo per la produzione di energia termica e acqua sanitaria destinata al fabbisogno di locali con volumetrie ridotte, sia le esperienze di microgenerazione. Questa tipologia di filiera ben si adatta all’interno di aziende agrarie, zootecniche o a vocazione serricola. Per quanto riguarda le prime, lo sfruttamento del cascame termico prodotto nei piccoli impianti consente non solo di garantire la sostenibilità economica dell’investimento, ma anche di valorizzare le potenzialità energetiche delle biomasse, nonché la stretta congiunzione che lega il territorio di produzione della materia prima all’utenza finale. Anche lo sviluppo di filiere agricole innovative nel territorio dedicate a colture oleaginose in grado di fornire olio per biodiesel e una gamma di sottoprodotti può essere valorizzato a livello locale, in un’ottica di circolarità rivolta verso la minimizzazione della produzione di scarti.
In relazione alla
La riduzione effettiva delle emissioni di GHG può essere limitata da numerosi fattori: elevati input energetici per coltivazione, trasporto e conversione della biomassa (soprattutto alcuni biocarburanti liquidi, a causa dell’elevata energia di processo); ridotta efficienza di conversione (ad es., generazione elettrica senza riutilizzo del calore di cogenerazione); cambio di uso del suolo, diretto o indiretto che può comportare variazioni nelle riserve di carbonio (
Vi sono inoltre problemi di sostenibilità economica quando vengono incentivate forme di bioenergia che presentano costi di produzione superiori ad altre fonti di energie rinnovabili, come vale, ad esempio, per la produzione di elettricità da biomasse legnose o da certe forme di biogas.
Strategie operative per incrementare in modo sostenibile la produzione di bioenergia da biomasse lignocellulosiche da sistemi agricoli e forestali sono analizzate e discusse, tra gli altri, da
In via prioritaria, lo scopo consiste in genere nel: (i) utilizzare in modo efficiente le risorse ligno-cellulosiche tramite approccio a cascata e valorizzare il riutilizzo e il riciclo dei principali prodotti agro-forestali lungo il loro ciclo di vita; (ii) diversificare l’uso delle risorse agricole per la fornitura di cibo, fibra, legname ed energia; (iii) utilizzare biomasse locali come fonte per la generazione di calore o la cogenerazione realizzando una filiera corta per la produzione di energia dimensionata sulle effettive capacità e potenzialità di approvvigionamento locali; (iv) ottimizzare la sostenibilità del prelievo di biomasse ligno-cellulosiche agro-forestali per finalità energetiche, minimizzando gli impatti negativi sugli ecosistemi.
Una pianificazione finalizzata ad assicurare l’approvvigionamento di materia prima locale a un impianto a biomasse deve in primo luogo procedere con una mappatura delle reali disponibilità di biomassa e degli attori della filiera agro-silvo-energetica coinvolti nel distretto territoriale di interesse. La dimensione del bacino di approvvigionamento deve essere inoltre attentamente modulata anche tenendo conto della morfologia e orografia del territorio, delle limitazioni connesse alle peculiarità naturalistiche e della infrastrutturazione stradale (principale e secondaria).
A seguito di questa mappatura è quindi possibile procedere con l’analisi di confronto tra l’offerta reale e l’offerta potenziale di materia prima nel distretto considerato. Solo questa indagine consente di dimensionare l’impianto sulla base delle biomasse agro-forestali realmente ritraibili entro il raggio di 70 km. Quest’ultimo valore fornisce un importante elemento di valutazione della sostenibilità della filiera corta, ma rappresenta solamente il primo passo per definire una strategia efficace di recupero della biomassa agro-forestale disponibile localmente. L’offerta reale è ricavabile attraverso statistiche ufficiali, indagini conoscitive quantitative e qualitative sul potenziale agroforestale prodotto e inutilizzato, e attraverso interviste ai proprietari e analisi dei flussi produttivi delle aziende agricole e forestali locali. Il dato ottenuto considererà quindi quanto materiale è effettivamente disponibile per il mercato al momento dell’indagine. L’offerta potenziale può essere invece stimata sia attraverso uno studio delle capacità e vocazioni produttive non valorizzate dei sistemi agroforestali locali, sia attraverso sistemi di supporto alle decisioni che elaborano scenari gestionali, ipotizzando valori variabili dei tassi di prelievo o dell’efficienza del processo produttivo (
Un’attenta analisi dell’offerta reale e potenziale annua consente di poter realizzare un Piano di approvvigionamento e quindi un primo dimensionamento dell’impianto in relazione alle necessità energetiche locali, comprendendo se esso può essere alimentato totalmente, o quasi totalmente, da materia prima locale. Al fine di fornire stime attendibili del potenziale di biomasse estraibili dal distretto territoriale considerato, questi strumenti devono tenere comunque e sempre in debita considerazione i seguenti aspetti chiave: tipo di proprietà e relativa estensione; accessibilità alle singole porzioni di territorio (aspetto particolarmente determinante per quanto riguarda l’utilizzo delle biomasse forestali); livello di meccanizzazione effettivamente disponibile; analisi di convenienza economica di estrazione della materia prima; vincoli ambientali, paesaggistici e urbanistici.
Per favorire i processi descritti nelle sezioni precedenti, si rende necessario lo sviluppo di adeguate attività di ricerca “finalizzata” e di assistenza per il trasferimento operativo delle conoscenze, con prioritario riferimento agli ambiti qui di seguito delineati.
Mappatura dei suoli a una scala adeguata (almeno di semi-dettaglio, 1:50.000) come elemento essenziale per poter delineare in quali aree e per quali sistemi produttivi vi siano significativi margini per un’intensificazione colturale.
Pianificazione degli approvvigionamenti con sviluppo di tecniche colturali e selvicolturali di intensificazione sostenibile.
Tecniche di meccanizzazione agricola e forestale: condizionamento e pretrattamento dei sottoprodotti agricoli e forestali per un’ottimizzazione dei bilanci energetico-ambientali.
Produzione di biomateriali per edilizia (isolamento termico e acustico, prodotti da costruzione, ecc.) e per il settore tessile e delle bioplastiche a partire da sottoprodotti agricoli, agro-alimentari (sanse, vinacce, ecc.) e forestali e da colture
Ottimizzazione spaziale e temporale multi-obiettivo: sviluppo di strumenti geospaziali di supporto alle decisioni, quando possibile
Integrazione della bioenergia negli attuali e futuri sistemi energetici: opportunità tecnico-economiche per un’ottimale integrazione delle filiere bioenergetiche nei sistemi energetici in aree rurali, periurbane, agro-industriali e residenziali e, in particolare, sviluppo di configurazioni impiantistiche ibride solare/biomassa, gas/biomassa.
Sviluppo di processi e impianti più efficienti ed economici per ridurre le emissioni di particolato nella combustione delle biomasse ligno-cellulosiche.
Integrazione tra reti di distribuzione calore, elettricità, gas, biometano, ed altre infrastrutture (acqua, trasporti,
Sviluppo di tecnologie adatte alla produzione di biogas e biometano da impianti di piccola (<1 MW) e piccolissima (<100 kW) taglia e aumento della relativa flessibilità di esercizio.
Analisi dello stato dell’arte e diffusione di buone pratiche di efficientamento energetico combinato all’uso di bioenergia; analisi del ruolo dell’agricoltura di precisione, dei sistemi di monitoraggio e controllo dei consumi energetici e delle tecniche colturali e di gestione impiantistica sostenibili nello sviluppo di filiere bioenergetiche; le biomasse sono spesso utilizzate con processi a bassa efficienza e causano elevate emissioni ambientali, pertanto un’attività prioritaria è migliorarne l’attuale utilizzo diffondendo buone pratiche ed effettuando monitoraggio dei sistemi esistenti.
Ottimizzazione di processi termici per energia e materiali: confronto tra tecnologie termiche e termo-chimiche di torrefazione, densificazione, pirolisi, carbonizzazione di materiali ligno-cellulosici per la produzione di energia e biomateriali, in funzione della tipologia di biomassa, delle esigenze di mercato, dei bilanci energetico-ambientali (in quali condizioni tecnico-economiche e ambientali è preferibile produrre
Varie attività di assistenza per il trasferimento operativo nel settore agro-silvo-energetico hanno trovato attuazione tra le priorità di investimento del Piano di Sviluppo Rurale (PSR) 2014-2020 (
In questo ambito emergono le seguenti
Da queste
Il lavoro svolto dal tavolo tecnico ha portato all’individuazione di possibili modalità sostenibili e multifunzionali per sostenere l’offerta interna di biomassa a scopo energetico e promuovere uno sviluppo dei bacini di approvvigionamento su scala locale.
Tra le principali criticità tecnico-finanziarie emerge lo squilibrio negli incentivi tra produzione elettrica e termica: in alcune Regioni, l’attuale panorama degli incentivi sulle FER premia la sola produzione di elettricità e non di calore e ciò ha generato uno spostamento del mercato del cippato verso centrali che producono energia elettrica, con aumenti del costo del combustibile e sprechi ambientali.
Emergono al contempo varie potenzialità e opportunità: ampia disponibilità a scala nazionale di biomassa legnosa e di residui agroforestali; produzioni di materiale (legno, pellet, cippato e cippatino) di buona qualità e di origine locale; presenza di aree non metanizzate in cui è possibile offrire sistemi di riscaldamento sostenibili dal punto di vista ambientale ed economico (notevoli risparmi economici da parte dell’utente); opportunità di reddito aggiuntivo e sviluppo imprenditoriale e occupazionale in aree interne e a marcato declino socioeconomico.
Queste opportunità meritano di essere valorizzate attraverso: l’incentivazione all’impiego sostenibile di biomasse legnose a fini energetici basato su filiere corte (nello spazio), piccole (nella potenza energetica) e pulite (soluzioni tecnologiche avanzate per l’abbattimento delle polveri sottili); la promozione dei principi dell’uso a cascata del legno; l’aumento della competitività di aziende agro-forestali e lo sviluppo di un mercato regionale e/o nazionale di biocombustibili, con il controllo dei prezzi, domanda e offerta stabili nel tempo; la diversificazione delle attività per le aziende agroforestali e ditte boschive, non solo produttori di biomasse forestali, anche fornitori di energia; lo sviluppo di un indotto a livello locale in termini di impiego di manodopera per la raccolta, trasformazione e vendita dei biocombustibili e la realizzazione di manufatti accessori agli impianti.
Si ringraziano gli organizzatori del XV Congresso AISSA, e in particolare Massimo Tagliavini, per lo stimolo e il supporto all’analisi e discussione degli argomenti presentati in questo documento.