I biocarburanti unalternativa ecologicamente sostenibile ai combustibili fossili

I biocarburanti: un’alternativa ecologicamente sostenibile ai combustibili fossili Vittorio Bartolelli e Vito Pignatelli ITABIA - Italian Biomass Association Convegno "Il ruolo delle biotecnologie nella conversione delle biomasse a vettori energetici e chemical" Rich Mac, Milano. Energia e Aqua Milano, 5 ottobre 2005

Principali riferimenti bibliografici n Ministero dell’Ambiente e della Tutela del Territorio e ITABIA: Rapporto 2003 “Le biomasse per l’energia e L’ambiente n ENEA: Rapporto Energia e Ambiente 2004 n IEA Bioenergy Agreement: Biofuels for Transport - 2004

ITABIA per lo sviluppo della bioenergia in Italia n ITABIA, Associazione indipendente e senza fini di lucro, opera fin dal 1985 per aggregare esperienze, promuovere attività di ricerca e sviluppo, orientare e supportare la programmazione, assistere la nascita di iniziative territoriali per la produzione di energia, carburanti e altri prodotti rinnovabili dalle biomasse n ITABIA è fortemente impegnata nella definizione di metodologie mirate a massimizzare le ricadute positive sull’ambiente e la società derivanti dallo sviluppo della bioenergia e della valorizzazione industriale delle biomasse a livello locale e nazionale

Il contesto globale dello sviluppo della bioenergia n Il Protocollo di Kyoto ha dato impulso al settore delle biomasse sia per l’apporto all’assorbimento del carbonio, sia per la sostituzione di combustibili fossili n L’Unione Europea ha definito strumenti concreti per aprire il mercato e favorire gli investimenti nel settore tra cui la Direttiva sull’energia elettrica da fonti rinnovabili, quella sui biocarburanti, le specifiche misure per le colture da energia nella P. A. C. e nei Fondi Strutturali n Le biomasse coprono attualmente il 2 -3% del fabbisogno energetico nazionale

Biocarburanti n Il termine biocarburanti indica tutti i carburanti liquidi o gassosi per i trasporti ricavati dalla biomassa n Per biomassa si intende la parte biodegradabile dei prodotti, rifiuti e residui provenienti dall’agricoltura, comprendente sostanze vegetali e animali, dalla silvicoltura e dalle industrie connesse, nonché la parte biodegradabile dei rifiuti industriali e urbani Fonte: D. L. 30 maggio 2005, n. 128

Principali motivazioni per l’uso dei biocarburanti nel settore dei trasporti n Riduzione dell’inquinamento nelle aree urbane e dell’emissione di gas serra n Risparmio energetico e riduzione della dipendenza energetica n Nuovi mercati per le produzioni agricole

Il settore trasporti e la “Questione energetica” n Dipendenza energetica dell’Italia nel 2003: 84, 6 % n Dipendenza dalle importazioni del settore trasporti italiano nel 2003: > 95 % n Trasporto merci su strada: 73 % del totale n Trasporto passeggeri su strada: 93 % del totale

Consumi finali di energia per settore in Italia. Anni 1990 - 2003 (ktep) 1990 Agricoltura e pesca 1995 2000 2003 3. 122 3. 294 3. 226 3. 300 Industria 36. 454 36. 826 39. 484 39. 600 Trasporti 34. 453 38. 776 41. 862 43. 800 Terziario e residenziale 34. 593 36. 325 39. 338 43. 600 Altri usi 11. 972 12. 316 10. 126 7. 200 2. 607 2. 440 2. 729 3. 300 123. 191 129. 977 139. 348 140. 800 Bunkeraggi Totale Fonte: ENEA - Rapporto Energia e Ambiente 2004

Consumi finali di energia per settore in Italia. Anni 1990 - 2003 (%) Fonte: ENEA - Rapporto Energia e Ambiente 2004

Consistenza del parco autoveicoli in Italia. Anni 1990 - 2002 (migliaia di veicoli) 1990 1995 2000 2002 Autovetture circolanti 27. 416 30. 301 32. 584 33. 706 Auto a benzina 22. 502 25. 769 26. 194 25. 759 Auto a gasolio 3. 600 3. 099 4. 798 6. 404 Auto a GPL o metano 1. 314 1. 433 1. 592 1. 543 2, 11 1, 89 1, 78 1, 72 2. 349 2. 709 3. 378 3. 751 77 75 88 92 33. 555 36. 877 40. 745 42. 950 N° abitanti per autovettura Autocarri Autobus Totale Fonte: ENEA - Rapporto Energia e Ambiente 2004 (elaborazione dati ACI)

Consistenza del parco auto in Italia. Anni 1990 - 2002 (milioni di veicoli) Fonte: ENEA - Rapporto Energia e Ambiente 2004 (elaborazione dati ACI)

Consumi di carburanti per autotrazione in Italia. Anni 1996 - 2003 (migliaia di t) 1996 1998 2000 2003 Benzina con e senza piombo 17. 600 17. 877 16. 775 15. 431 Gasolio auto 15. 974 17. 121 18. 304 22. 385 2. 497 3. 792 3. 893 3. 714 GPL Fonte: ENEA - Rapporto Energia e Ambiente 2004

Consumi di carburanti per autotrazione in Italia. Anni 1996 - 2003 Fonte: ENEA - Rapporto Energia e Ambiente 2004

Il settore trasporti e la “Questione ambientale” n Inquinamento locale: effetti sulla salute (danni acuti e cronici) e sui manufatti n Effetti su scala globale: alterazione degli ecosistemi acidificazione, eutrofizzazione, danni alla vegetazione spontanea, perdite di raccolti) e del clima (effetto serra)

Principali emissioni inquinanti provenienti dagli autoveicoli n Monossido di carbonio - CO n Biossido di zolfo (anidride solforosa) - SO 2 n Ossidi di azoto - NOx n Idrocarburi incombusti - COV (o HC) n Ammoniaca - NH 3 n Particolato ≤ 10 μ - PM 10 n Particolato ≤ 2, 5 μ - PM 2, 5 n Inquinanti non regolamentati (aldeidi, Cl, metalli pesanti)

Principali provvedimenti per la riduzione delle emissioni inquinanti degli autoveicoli in Italia n 1 gennaio 1993: obbligo catalizzatore, recepimento normativa europea per adozione standard “Euro I” sui veicoli di nuova immatricolazione n 1 gennaio 1997: adozione standard “Euro II” n 1 gennaio 2001: adozione standard “Euro III” n 31 dicembre 2001: termine distribuzione benzina con piombo n 1 gennaio 2006: adozione standard “Euro IV”

Emissione dei principali inquinanti atmosferici del settore trasporti. Anni 1990 - 2001 (kt) Fonte: ENEA - Rapporto Energia e Ambiente 2004 (elaborazione dati APAT)

Variazione delle emissioni di CO 2 in Italia per settore. Anni 1990 - 2002 (%) Fonte: ENEA - Rapporto Energia e Ambiente 2004 (Elaborazione su dati APAT)

Emissioni totali di gas ad effetto serra (milioni di t di CO 2 equivalente) Fonte: ENEA - Rapporto Energia e Ambiente 2004

La Direttiva 2003/30/CE (8 maggio 2003) n Introduzione progressiva, negli stati membri dell’Unione Europea, di una quota percentuale di biocarburanti e altri carburanti da fonti rinnovabili (idrogeno) in sostituzione di analoghi quantitativi di benzina e gasolio per autotrazione n Recepita dalla legislazione italiana con il D. L. 30/05/2005 n° 128 che fissa gli obiettivi indicativi nazionali di immissione al consumo di biocarburanti

Biocarburanti esplicitamente citati nella Direttiva 2003/30/CE n Bioetanolo n Biodiesel n Biogas n Biodimetiletere n Bio-ETBE (basato sul bioetanolo, il 47% è considerato rinnovabile) n Biocombustibili di sintesi derivanti da biomasse (FT-liquids) n Bioidrogeno n Oli vegetali puri

Percentuali di aggiunta di biocarburanti previste dalla Direttiva 2003/30/CE e dal DL n° 128 del 30/05/2005 Anno 2005 2006 Direttiva 2003/30/CE D. L. 128 30/05/2005 (%) * 2 1 2, 75 2007 2008 3, 5 4, 25 2009 2010 5 5, 75 * Sulla base del tenore energetico 2, 5

Contenuto energetico dei carburanti per autotrazione Benzina Gasolio MJ / kg 43, 96 MJ / m 3 42, 50 GPL Gas naturale 45, 55 34, 12 Biodiesel Metanolo 37, 70 19, 80 Etanolo MTBE 27, 00 35, 28 ETBE 36, 00

Biocarburanti attualmente in uso n Oli vegetali, ottenuti a partire da colture oleaginose e utilizzati generalmente sotto forma di derivati modificati chimicamente (esteri metilici) con il nome di biodiesel n Alcool etilico (bioetanolo), ottenuto da colture zuccherine o amidacee, e suoi derivati chimici come l’etere etil ter-butilico (ETBE) n Tecnologie di produzione da colture agricole dedicate consolidate e mercato in costante espansione

Vantaggi ambientali legati all’uso dei biocarburanti n Assenza di zolfo n Assenza di idrocarburi policiclici aromatici n Migliore combustione per la presenza di un maggiore quantitativo di ossigeno (riduzione delle emissioni di CO, HC e PM 10) n Riduzione delle emissioni di CO 2 (riduzione media di 2, 5 kg di CO 2 emessa per kg di gasolio sostituito nel caso del biodiesel) n Totale biodegradabilità

Riduzione delle emissioni inquinanti per miscele benzina-eteri al 10 -15% in volume Riduzione % delle emissioni CO (ossido di carbonio) 20 -25 COV (o HC) (idrocarburi incombusti) 10 -15 Benzene 20 - 30 NOx (ossidi di azoto) Formaldeide Emissioni evaporative Fonte: ARCO Chemical Europe - 1996 5 6 -8 15

I biocarburanti in Europa e in Italia (2003) n Produzione Europea di biocarburanti: 1. 743. 500 t, di cui: - 1. 433. 160 t di biodiesel (principali produttori: Germania, Francia e Italia) - 309. 500 t di bioetanolo (destinato per la maggior parte alla trasformazione in ETBE, maggiore produttore Spagna) n Produzione Italiana biodiesel: 273. 000 t

Utilizzazione del biodiesel Uso Paese Biodiesel puro Additivo fino al 5% senza etichetta Additivo fino al 5% con etichetta Miscele fino al 30% extra rete Miscele al 30 -40 % con etichetta Germania, Austria Francia, Italia Veicolo modificato No No Regno Unito No Italia No Repubblica Ceca No

La filiera di produzione del biodiesel

La reazione di transesterificazione degli oli vegetali 1 molecola trigliceride 3 molecole metanolo R–CO–O–CH 2 CH 3–OH | R–CO–O–CH + CH 3–OH | R–CO–O–CH 2 CH 3–OH 100 kg olio vegetale 11 kg metanolo 3 molecole metilestere R–CO–O–CH 3 100 kg metilestere 1 molecola glicerina CH 2–OH | + CH–OH | CH 2–OH 11 kg glicerina

Produzione di biodiesel in Europa (UE 15). Anni 1998 - 2003 (kton) Fonte: Assobiodiesel

Il biodiesel in Italia n Il biodiesel è un combustibile di elevata qualità oggi richiesto soprattutto dal mercato del gasolio senza zolfo n In Italia operano attualmente 7 impianti industriali, con una capacità produttiva di 500. 000 - 600. 000 t/anno, più 2 importatori n Gli oli di colza e girasole impiegati per la produzione del biodiesel provengono in parte dall’agricoltura italiana e parte dalle importazioni n Mercato garantito dall’esistenza di un “contingente” defiscalizzato

Utilizzazione del biodiesel in Italia. Anni 1999 - 2004 (kton)

Il mercato mondiale del bioetanolo n Produzione mondiale di bioetanolo (2003): 18, 3 milioni di t, maggiore produttore Brasile con 11, 3 Mt n Mercato mondiale in continua crescita, Brasile maggior esportatore (maggio 2005: accordo commerciale con il Giappone per l’acquisto a regime di 1, 4 Mt di etanolo/anno per sostituire il 3% dei consumi di benzina) n 6 miliardi di US$ di investimenti previsti in Brasile nei prossimi 5 anni per nuove piantagioni e 50 nuovi impianti n Valore stimato del mercato mondiale del bioetanolo: 20 miliardi di US$ / anno

Utilizzazione del bioetanolo Uso Paese Percentuale Veicolo di aggiunta modificato (% volume) 95, 5 Si Etanolo puro Brasile E 85 Nord America, Svezia 85 Si Aggiunta alla benzina > 20% E 5 - E 10 Brasile 24 No 5 - 10 No ETBE (8 -10%) Francia, Spagna 3, 6 - 4, 4 No Nord America, Svezia

I vantaggi dell’ETBE n Caratteristiche chimiche simili a quelle degli idrocarburi n Insolubilità in acqua n Nessun incremento di volatilità delle benzine n Riduzione delle emissioni inquinanti n Produzione industriale negli stessi impianti che producono MTBE

La filiera di produzione del bioetanolo

Produzione di bioetanolo da cereali n Processo continuo (4 - 5 fermentatori in cascata) con saccarificazione enzimatica n Distillazione a multiplo effetto n Disidratazione con setacci molecolari n Essiccazione dei DDGS con tempi di permanenza brevi per non degradare le proteine n Co-prodotti fondamentali per l’economia del processo

Previsioni di sviluppo della filiera biodiesel Fonte: Mi. PAF - Programma Nazionale per la Valorizzazione delle Biomasse Agricole e Forestali (PNVBAF) - 1999

Produzione di biodiesel in Italia

Il bioetanolo in Italia n Esiste un generale orientamento verso la produzione di bio-ETBE in luogo dell’MTBE n La disponibilità potenziale di biomasse zuccherine ed amidacee e la presenza di una significativa industria distillatoria sono la premessa per l’avvio di una filiera nazionale n La defiscalizzazione di un primo contingente, prevista dalla legislazione fin dal 2001, è ora attiva con la legge finanziaria del 2005

Previsioni di sviluppo della filiera bioetanolo Fonte: Mi. PAF - Programma Nazionale per la Valorizzazione delle Biomasse Agricole e Forestali (PNVBAF) - 1999

Materie prime impiegate per la produzione italiana di bioetanolo nel 2003 (118. 000 t) Fonte: ENEA - Rapporto Energia e Ambiente 2004 (dati ASSODISTIL)

Produzione di bioetanolo in Italia

Conclusioni n La crescita del mercato dei biocarburanti (e, più in generale, della bioenergia) in Italia mostra una dinamica ancora limitata n Il trend attuale non consentirebbe di raggiungere gli obiettivi fissati né a livello di sostituzione di fonti fossili, né di riduzione delle emissioni di gas serra n Appare quindi necessario rimuovere rapidamente e con determinazione le numerose barriere che tuttora permangono a livello nazionale e locale

Ulteriori informazioni sulle biomasse e sui programmi per lo sviluppo della bioenergia in Italia su: WWW. itabia. it ITABIA - Italian Biomass Association Via Acireale 19 00182 ROMA Tel. /Fax 067021118 E-mail: itabia@mclink. it