BIOFORME-Biocarburanti da fonti...

 In recent years there are high expectations for the contribution of energy crops to the feedstock demand for renewable energy. In many  EU countries Bio fuel is already a fact and takes part of a market in expansion.  This project will provide a valid contribution to the research within the “biomass sector”, especially with respect to  biofuels/bioenergy that is not in competition with other biomass uses. In particular analysis of the production of  biofuel” derived from algae and cellulosic biomass agricultural crops (arundo donax) for ethanol production will be examined.  The study will: Evaluate the potential effect of “Hedysarum coronarium”  to produce  ethanol, the effect of using algae to produce biofuel and the development of methodologies to monitor the progress of  oilgae, analyse transformation processes and energetic values, cost and benefit analysis of fuel supply chains and business models for market actors to enhance networking. The new directive on renewable energy aims to ensure that we expand the use of  biofuels in the EU. This could provide a new  opportunity for the national agro-industry in Italy, developing the “second and third generation biofuel” derived from algae and cellulosic biomass agricultural crops. Within this context the market could develop an “energy-distribution-net” for  private and public energy consumption. The agricultural sector as well as industrial transformers would be the principal actors to gain from this development.

In recent years different studies have been made for the EU Commission on modelling the future area of bio-fuel crops in Europe. The results of these studies show great variations in the area, which could become available from agriculture and used for bio-energy crops in the next two decades.
Although land use is decided by landowners, the perspectives are influenced by agricultural policies of the EU as well as on the competitiveness on the market. The main uncertainty at the moment is not what kind of bio-energy crops should be planted for renewable energy  but rather how much land will be devoted to energy production.
The production of lignocellulosic crops best combines high biomass production potentials and low biomass production costs. At the other hand the production of algae to produce biofuel is an interesting alternative to biomass crops when analysing the turnover rate in relation to the small cultivar area needed.  
Descrizione del progetto
“Sviluppo di filiere produttive in alternativa alle attuali per l’ottenimento dei biocarburanti di seconda generazione basati su nuove tecnologie di processo e sull’utilizzazione come materia prima di substrati lignocellulosici che possono essere indifferentemente biomasse residuali o colture dedicate”. Il settore dei biocarburanti ha avuto un grande sviluppo negli ultimi anni, tanto da rappresentare in molti paesi europei una realtà diffusa e consolidata che alimenta un mercato in continua espansione. I motivi che hanno suscitato tale interesse sono da imputare a molteplici fattori. Prime tra tutte le questioni di carattere ambientale; la bioenergia come noto è considerata una fonte d’energia pulita e rinnovabile che non contribuisce ad aumentare l’effetto serra in quanto con il suo utilizzo viene re-immesso in atmosfera il quantitativo di CO2  fissato in fase di accrescimento della pianta, a differenza dei combustibili convenzionali che rilasciano l’anidride carbonica stabilmente accumulata in formafossile. In tal senso l’uso della biomassa a scopi energetici risponde appieno agli impegni internazionali assunti  nell’ambito del Protocollo di Kyoto per la riduzione delle emissioni di gas serra. In secondo luogo non sono da sottovalutare le questioni, quanto mai attuali, legate all’approvigionamento energetico che causa un continuo aumento del prezzo del petrolio; a tale proposito, la stessa politica energetica europea si pone come obiettivo principale del prossimo decennio quello di migliorare l’efficienza della rete energetica europea attraverso la creazione di un mercato interno competitivo e capace di coordinare al meglio la domanda e l’offerta di energia  in ambito comunitario.
In questo scenario, va inserito per contro il rischio della competizione tra colture alimentari e quelle destinate alla produzione di bioenergia; numerosi studi condotti oltreoceano affermano infatti come il contributo apportato dai biocarburanti rispetto alla domanda di energia sono relativamente pochi se si considerano le notevoli ripercussioni sull’ambiente e sul sistema dei prezzi dei prodotti agricoli alimentari L’obiettivo del presente progetto è quello di valutare dal punto di vista tecnico ed economico la possibilità di impiegare materiale ligno-cellulosico e algale per la produzione di etanolo e di olio da impiegare individualmente come carburanti ma, soprattutto, da usare congiuntamente per la produzione di biocarburante di seconda generazione, completamente rinnovabile e che persegua anche l’obiettivo dell’autosufficienza dell’azienda agricola. La filiera integrata in esame mira infatti alla produzione di biocombustibile di seconda generazione ottenuto in seguito al processo di transesterificazione tra oli naturali derivanti da microalghe e bioetanolo originato da fermentazione di biomassa lignocellulosica (canna comune e sulla). Per quanto riguarda la canna comune (Arundo donax) e la sulla (Hedysarum coronarium ) la scelta è stata dettata dal fatto che in entrambe i casi nei nostri climi si assiste generalmente a buone performance produttive in termini di biomassa prodotta senza la necessità di particolari cure colturali, inoltre entrambe le colture contribuiscono al miglioramento delle condizioni ambientali e della fertilità del suolo; nella fattispecie la sulla contribuisce alla fertilità del suolo rilasciando azoto, mentre la canna comune risulta un’ottima soluzione per la protezione dei terreni dall’erosione e dalla lisciviazione di nitrati nelle falde. Le microalghe per la produzione di oli combustibili costituiscono invece un’interessante alternativa alle piante terrestri dedicate; il loro elevato tasso di turnover permette infatti di produrre grandi quantità di biomassa in uno spazio limitato e in tempi relativamente brevi, inoltre, manipolando opportunamente le condizioni colturali, è possibile ottimizzare l’allocazione delle risorse a favore di un miglioramento qualitativo e quantitativo della produzione di oli.
Data la complessità della tematica e la molteplicità dei fattori in gioco, la cooperazione tra esperti è l’unica soluzione per avere una completa e accurata visione di tutto il processo produttivo e delle possibili ripercussioni in termini economici ed ambientali. Nel progetto sono coinvolte infatti sette unità operative operanti nell’ambito di sei attività principali di ricerca. I gruppi agronomici coinvolti condurranno prove di coltivazione di canna comune e sulla in condizioni di differenti input in differenti comprensori potenzialmente interessati alle colture da energia. Relativamente alle singole colture si verificherà la produttività in termini di quantità e qualità di biomassa ligno-cellulosica, inoltre si valuteranno gli effetti di una loro introduzione negli ambienti di produzione al fine di valutare gli aspetti positivi e negativi legati alla fertilità del suolo ed all’inquinamento delle falde. Il gruppo di biologi condurrà su piccola scala prove di selezione e coltivazione di microalghe in fotobioreattori; nella fattispecie si prenderà in considerazione lo studio del potenziale delle microalghe nella produzione di oli attraverso la selezione di specie oleaginose in funzione della loro resa in biomassa e in oli, l'individuazione dei parametri colturali che consentano di manipolare la quantità e la qualità degli oli nonché lo sviluppo di tecniche innovative per il monitoraggio del processo produttivo e della qualità degli oli. I campioni di biomassa ligno-cellulosica e algale ottenuti nelle diverse condizioni sperimentali verranno inoltre inviati all’unità operativa che condurrà prove di trasformazione volte all’ottenimento di oli ed etanolo da utilizzare nella produzione di biocarburante di seconda generazione; nell’ambito di questo sottoprogetto si valuteranno diverse metodologie di produzione di etanolo da materiale ligno-cellulosico e di oli da materiale algale. Il gruppo di energetici prenderà in esame la reazione di transesterificazione, conducendo delle prove che, oltre a considerare gli aspetti legati all’implementazione del Life Cicle Assessment, valuteranno anche gli aspetti di efficienza energetica. I tre gruppi di economisti infine, suddivisi in altrettante unità operative, valuteranno la convenienza economica delle filiere riferite alle singole colture e simuleranno l’adozione di biocarburante nell’ambito di varie tipologie di aziende agricole rappresentative. In quest’ultimo ambito si procederà inoltre anche all’analisi mediante modelli di simulazione economica dell’adozione di biodiesel di seconda generazione a livello macroeconomico.