LA VALORIZZAZIONE ENERGETICA DELLA BIOMASSA RESIDUALE IN IMPIANTI DI PICCOLA TAGLIA: SVILUPPO DI UN PROTOTIPO INNOVATIVO DI GASSIFICATORE

Le strategie di mitigazione ed adattamento al cambiamento climatico adottate dall'Unione Europea mirano alla riduzione delle emissioni di gas serra in atmosfera causate dall'attività antropica ed in particolare dalla produzione e dall'impiego di energia. L'obiettivo europeo è quello di trasformare l'economia europea in un'economia competitiva capace di gestire in modo sostenibile ed efficiente le risorse naturali. L'aumento di produzione di energia da fonti rinnovabili è uno dei pilastri su cui si fonda la strategia europea ("Europa 2020", il nuovo pacchetto clima-energia per il 2030 e "Energy Roadmap 2050"), la strategia nazionale ("Strategia Energetica Nazionale" (SEN), "Piano di Azione Nazionale per le Energie Rinnovabili" (PAN) e "Piano di Azione per l'Efficienza Energetica" (PAEE)) e quella regionale ("Burden Sharing" e Piano Energetico della Regione del Veneto). In particolare, nelle zone rurali italiane colpite dall'attuale crisi del settore primario, la priorità dovrebbe essere data all'energia sostenibile da biomasse nella misura in cui associa effetti positivi in termini di gestione forestale e dei rifiuti e/o sottoprodotti, nel dovuto rispetto delle condizioni ambientali locali e dei relativi vincoli. L'oggetto della ricerca scientifica del dottorato è stato lo sviluppo di una soluzione tecnologica innovativa adatta al contesto della piccola azienda agricola, con l'obiettivo di migliorare la competitività aziendale sia attraverso la riduzione dei costi fissi legati allo smaltimento degli scarti agricoli e all'approvvigionamento energetico (energia elettrica e combustibili fossili) sia attraverso la generazione di un reddito aggiuntivo grazie al sistema di incentivazione nazionale per la produzione di energia da fonti rinnovabili. Con questa finalità è stato progettato e realizzato un prototipo di sistema di gassificazione (finanziato dalla Regione Veneto - finanziato nell'ambito della misura 124 - Cooperazione per lo sviluppo di nuovi prodotti, processi e tecnologie nel settore agricolo, alimentare e forestale - azione nuove sfide) che ha visto la collaborazione del Dipartimento di Fisica Tecnica (ora Dipartimento di Ingegneria Industriale - DII), del Dipartimento di Tecnica e Gestione dei Sistemi Industriali (DTG) e dell'azienda florovivaistica "Pronto Giardino snc". Il lavoro è stato suddiviso in una prima parte di inquadramento generale delle politiche europee, nazionali e regionali in tema di promozione delle fonti rinnovabili analizzando, in particolare, il potenziale connesso alla valorizzazione energetica delle biomasse residuali. La seconda parte, invece, descrive in dettaglio le fasi di progettazione e costruzione del prototipo, presentando per ciascuna di esse gli obiettivi ed i risultati ottenuti. Infine la terza parte analizza la convenienza economica connessa alla realizzazione dell'impianto a biomassa residuale. In particolare, il capitolo 2 - "Politiche energetiche e scenari di sviluppo" descrive la strategia e la politica europea e nazionale in tema di uso efficiente delle risorse e sviluppo delle fonti rinnovabili. Analizza quali sono gli strumenti a disposizione delle amministrazioni per conseguire i risultati attesi per il 2020, 2030 e 2050. Obiettivi che si ripercuotono sulla politica regionale a seguito del D.M. 15 marzo 2012 ("Burden Sharing"), il quale ripartisce a livello regionale l'obiettivo nazionale del 17% di consumo di fonti rinnovabili sui consumi finali lordi. Nella parte conclusiva del è descritta la metodologia usata per creare gli scenari tendenziali, di efficienza energetica e di sviluppo delle fonti rinnovabili elaborati per conto dell'Unità di Progetto Energia della Regione del Veneto ai fini della redazione del Piano Energetico Regionale, strumento di pianificazione ed indirizzo in materia energetica che individua le azioni per il raggiungimento degli obiettivi posti nel Burden Sharing. Il capitolo 3 - "Valorizzazione energetica della biomassa residuale" analizza il potenziale di valorizzazione energetica delle biomasse a livello regionale e provinciale, focalizzando l'attenzione sulle biomasse residuali di natura ligno-cellulosica originate nel settore forestale, agricolo ed urbano. Per ciascun settore è stata calcolata la disponibilità regionale e provinciale di biomassa residuale e quantificato il potenziale derivante dalla loro valorizzazione energetica sia in termini di energia primaria prodotta che di quota di consumi finali lordi coperti. Il capitolo 4 - "Il progetto VERAGRI - Sviluppo di un prototipo di gassificatore alimentato a biomassa residuale" descrive in dettaglio le fasi di realizzazione del prototipo di micro-cogeneratore. Le attività previste hanno riguardato l'analisi delle proprietà chimico-fisiche dei campioni di biomassa raccolti nell'azienda agricola, la scelta del processo di valorizzazione energetica, il dimensionamento e la costruzione del reattore di gassificazione, del sistema di filtraggio, del sistema di pre-trattamento della biomassa residuale, del sistema di produzione di energia termica ed elettrica, del sistema di raffreddamento e del sistema di gestione. Per ogni elemento del sistema sono state evidenziate le problematiche e le soluzioni tecniche adottate. Nella parte finale del capitolo è presentato il quadro economico complessivo relativo al progetto VERAGRI e un'analisi della normativa in vista della futura commercializzazione. Il capitolo 5 - "Analisi economica e strumenti di incentivazione" valuta in dettaglio l'aspetto finanziario connesso all'investimento sostenuto per l'installazione del prototipo. Verificata la rispondenza ai requisiti per l'accesso al sistema di incentivazione previsto dal D.M. 6 luglio 2012, sono analizzati i tempi di ritorno, i flussi di cassa attualizzati, il Valore Attuale Netto (VAN) riferiti al micro-cogeneratore, confrontandoli con i prodotti attualmente disponibili in commercio. L'analisi economica ha inoltre permesso di evidenziare quali siano i fattori essenziali per un investimento redditizio.