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domenica, 21 Aprile 2024

@CREA Energia con il verde in città

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Le biomasse prodotte dagli alberi in città rappresentano una preziosa fonte per la produzione di energia, soprattutto con la nuova normativa che, di fatto, le ha trasformate da rifiuto in risorsa se vengono inserite in un qualsiasi ciclo di riutilizzo (produzione di legname, compost, cippato o pellet per energia). Una risorsa sostenibile, perché neutra in termini di produzione di CO2, anche quando viene utilizzata per produrre energia. Scopriamo cosa sta facendo il CREA Ingegneria e Trasformazioni Agroalimentari

Introduzione  

Le biomasse legnose ottenute dalle potature e dagli abbattimenti degli alberi in città possono essere utilizzate per produrre energia e calore? Il loro impiego è sostenibile? Quali sono le macchine e le tecniche che si utilizzano per ottenerle? E, infine, quanta biomassa sarebbe disponibile dal verde urbano? A queste domande si è cercato di rispondere in una specifica task del progetto Agroener.

AGROENER

Energia dall’agricoltura: innovazioni sostenibili per la bioeconomia. Progetto Finanziamento MiPAAF Decreto Dirigenziale n. 26329 del 1° aprile 2016. 

Task 2.5: Recupero di residui ligno-cellulosici da gestione del verde urbano. https://agroener.crea.gov.it/

Risultati scientifici della Task 2.5  

  • Biocca, M., Gallo, P., Sperandio, G. (2022) Potential Availability of Wood Biomass from Urban Trees: Implications for the Sustainable Management of Maintenance Yards. Sustainability, 14, 11226. https://doi.org/10.3390/su141811226. 
  • Biocca, M., Gallo, P., Sperandio, G. (2021) Technical and economic analysis of Stone pine (Pinus pinea L.) maintenance in urban areas. Trees, Forest and People, 6, 100162. https://doi.org/10.1016/j.tfp.2021.100162. 
  • Biocca M., Gallo P., Sperandio G. (2020) Technical and Economic Evaluation of Urban Trees Pruning by Climbing Arborists. In: Coppola A., Di Renzo G., Altieri G., D’Antonio P. (eds) Innovative Biosystems Engineering for Sustainable Agriculture, Forestry and Food Production. MID-TERM AIIA 2019. Lecture Notes in Civil Engineering, vol 67, 653-660, Springer, Cham.  
  • Biocca, M.; Gallo, P.; Sperandio, G. (2021) Technical and Economic Aspects of Stone Pine (Pinus pinea L.) Maintenance in Urban Environments. Environ. Sci. Proc. 2021, 3, 16. doi: 10.3390/IECF2020-07910. 

Va per prima cosa evidenziato che si tratta di materiale di scarto, purtroppo destinato ad essere spesso smaltito in discarica, nonostante molti studi concordino con l’affermazione che la biomassa legnosa urbana è una preziosa fonte potenziale per la produzione di energia. A questo stato di cose ha contribuito il fatto che la biomassa ottenuta dal verde cittadino è stata oggetto di diverse interpretazioni normative circa la possibilità di essere usata come materia prima-seconda o essere semplicemente considerata rifiuto da smaltire. Di recente, questo problema è stato definitivamente superato, in quanto l’interpretazione attuale chiarisce che, se il proprietario o l’utilizzatore di tali biomasse le avvia ad un ciclo di riutilizzo in qualsiasi forma (produzione di legname, compost, cippato o pellet per energia), esse perdono la caratteristica di essere rifiuti. Va inoltre ricordato che le biomasse legnose sono sostenibili perché neutre dal punto di vista della produzione di CO2, anche quando vengono utilizzate per produrre energia.  

Per una loro effettiva utilizzazione, è molto importante conoscere le effettive quantità disponibili durante l’anno. Tale dato è però difficile da ottenere. Ciò deriva principalmente dal fatto che le Amministrazioni comunali non sempre dispongono di un dettagliato censimento del verde (possibilmente informatizzato), che consenta di calcolare il numero esatto di alberi e il conteggio di quelli abbattuti e sottoposti a potature. Inoltre, a fronte di una notevole eterogeneità degli alberi urbani per specie botanica, dimensioni e morfologie delle chiome nonchè differenti intensità di potatura, una stima precisa delle quantità ottenibili da un singolo albero non è facile.  

Roma, una delle capitali europee più verdi:  stima della disponibilità di biomassa Nel nostro lavoro siamo partiti dalla stima delle quantità ottenibile da cantieri di abbattimento e di potatura per la maggior parte localizzati nella città di Roma, una delle capitali europee più verdi. Secondo gli inventari disponibili, Roma dispone di 4.728 ha di area verde, per un totale di 312.583 singoli alberi presenti nelle strade pubbliche e nei parchi, con dieci generi botanici prevalenti (Pinus, Quercus, Robinia, Platanus, Ligustrum, Tilia, Ulmus, Prunus, Acer, Cupressus) che costituiscono oltre il 73% della presenza totale di alberi. È importante sottolineare che i dati relativi agli alberi ubicati in giardini, parchi e aree private non sono inclusi nell’inventario disponibile. 

Poiché l’inventario esistente sugli alberi urbani presenti nella città di Roma non è completo, si può tentare solo una stima approssimativa delle quantità disponibili. Nei cantieri osservati, si sono ottenute in media 1,1 tonnellate in caso di potatura e 4,4 tonnellate per albero in caso di abbattimento. Inoltre, partendo dai dati che l’amministrazione comunale fornisce per adempiere agli obblighi derivanti dalla Legge 10/2013 (che ha istituito il bilancio arboreo nei comuni più grandi) si è visto il numero di alberi morti e potati all’anno, a partire dal 2012. Secondo questi dati, la mortalità media annua degli alberi a Roma negli ultimi anni è stata pari allo 0,43%, mentre circa l’1,54% delle piante sarebbero state potate ogni anno.  

Nella Tabella 1, si riporta una stima della potenziale biomassa ottenibile più ampia di quella già presentata sulle pagine di questa rivista nel numero speciale dedicato alla sostenibilità. I dati sono stati ottenuti ipotizzando diversi tassi di mortalità degli alberi (dallo 0,5 al 3,0%) e tempo di ritorno della potatura (da 7 a 19 anni). Per quanto riguarda la potatura, si è ipotizzato che vengano regolarmente potati solo la metà degli alberi totali (quelli presenti lungo le strade). Quindi, secondo un più realistico 2% di mortalità degli alberi e un ciclo di potatura di 10 anni, si è ottenuto che gli alberi urbani di Roma potrebbero fornire 27.250 tonnellate di biomassa fresca all’anno dall’abbattimento e 17.061 tonnellate all’anno dalla potatura. Considerando un’umidità del legno di circa il 45-50%, tale quantità potrebbe alimentare una centrale a biomasse da 80.000-90.000 MWht (termico) e 23.000-26.000 MWhe (elettrico).

Tabella 1 – Produzione potenziale di biomassa (tonnellate) con diverse ipotesi di mortalità annua e intensità di potatura degli alberi nella città di Roma.

Confrontando il dato da noi ottenuto con quelli di altri studi, si vede come l’ammontare complessivo medio di circa 44.300 tonnellate all’anno ottenuto, corrisponda a 9,4 tonnellate per ettaro di area verde. Questa quantità è paragonabile a una stima fatta nella città di Tartu (Finlandia) dove hanno valutato una produzione potenziale di 11,5 ton/ha, mentre è superiore alle 4,8 ton/ha calcolate da Sperandio e coautori per una zona suburbana del Lazio. Considerando che il comune di Roma è pari a 1285 km2, la biomassa stimata (0,34 ton/ha) è inferiore alle stime fatte in alcune città degli USA, dove si avrebbero dalle 0,8 alle 2,0 ton/ha. 

La produzione di pellet 

Oltre che la produzione di cippato, il residuo legnoso potrebbe essere valorizzato trasformandolo in pellet. Quello del pellet è un tema di grande interesse, soprattutto alla luce dei continui aumenti dei prezzi dell’energia elettrica e del gas degli ultimi due anni. Molte famiglie si sono dotate, di recente, di caldaie o stufe alimentate con questo tipo di combustibile allo scopo di contenere la spesa per il riscaldamento. Le tensioni internazionali scaturite dal conflitto tra Russia e Ucraina, purtroppo, hanno colpito, di riflesso, anche questo settore con prezzi al dettaglio aumentati vertiginosamente. 

In tale contesto risulta essenziale procedere a valutazioni tecniche e scientifiche in grado di rispondere alla domanda sempre crescente di biomassa trasformata, di qualità e a prezzi di mercato.  

A questo proposito sono state condotte prove di pellettizzazione impiegando tre specie particolarmente presenti tra le alberature urbane: leccio, pino domestico ed eucalipto. Il materiale ottenuto è stato oggetto di una serie di test di laboratorio che hanno riguardato sia le caratteristiche fisiche che quelle chimiche ed energetiche. 

Al fine di semplificare la comprensione dei risultati ottenuti, si propone una tabella riepilogativa (tabella 2) che evidenzia quali dei parametri indicati dalla normativa di riferimento (UNI EN 17225-2:2014) vengono rispettati e quali no (carattere rosso).

Tabella 2 – Parametri qualitativi delle classi di pellet per uso residenziale/commerciale secondo la normativa UNI EN 17225-2:2014. I parametri che non rispettano la normativa sono indicati in rosso.  

Come è possibile notare, la prevalenza dei parametri oggetto di indagine risulta soddisfatta e ciò può e deve essere considerato un ottimo risultato. Il mancato soddisfacimento di alcuni requisiti, invece, dovrà essere gestito caso per caso, a seconda della specie e del parametro da migliorare. A tal fine, ad esempio, è possibile prevedere miscele al 50% con pino per permettere il raggiungimento del valore minimo di potere calorifico di 16,5 MJ/kg anche per eucalipto e leccio. Tali miscele, inoltre, consentirebbero anche un miglioramento della classe relativa al contenuto in cenere: l’eucalipto passerebbe da A2 ad A1 mentre il leccio da B ad A2. 

In conclusione, per quanto riguarda la disponibilità di biomassa legnosa residua, poiché l’inventario esistente degli alberi urbani presenti nella città di Roma non è completo, si può tentare solo una stima approssimativa della potenzialità della biomassa. In questo contesto, sono altamente auspicabili sviluppi nei metodi di ricerca sulle foreste urbane che possano offrire approcci e  strumenti più accurati ed efficienti per quantificare e stimare gli alberi urbani e la biomassa. E al CREA-IT ci stiamo già lavorando.  

Marcello Biocca, 
Ricercatore CREA Centro Ingegneria e Trasformazioni agroalimentari 

Si occupa di mezzi, sistemi e tecnologie per la riduzione degli input agrochimici e del loro impatto, protezione delle colture, verde urbano, meccanizzazione dell’olivicoltura e in agricoltura biologica, sicurezza del lavoro (rumore, vibrazione, polveri). 

#lafrase La cosa migliore da fare 20 anni fa era piantare un albero. La cosa migliore da fare adesso è piantare un albero

Vincenzo Civitarese
Ricercatore CREA Centro Ingegneria e Trasformazioni agroalimentari 

È esperto nello sviluppo di macchine e prototipi per la raccolta e la cippatura delle biomasse, nella gestione e pianificazione della logistica delle colture energetiche, nella caratterizzazione qualitativa dei prodotti e sottoprodotti della filiera legno energia. 

#lafrase La ricerca scientifica, benché quasi costantemente guidata dal ragionamento, è pur sempre un’avventura.  (Louis de Broglie)

Pietro Gallo, 
Ricercatore CREA Centro Ingegneria e Trasformazioni agroalimentari 

Laureato in Scienze Forestali presso l’Università della Tuscia, ha conseguito il Dottorato di ricerca in Meccanica Agraria nel 2014. Si occupa di ricerca e sperimentazione nei settori della meccanizzazione del verde urbano, della protezione delle colture e dell’esposizione degli operatori a polveri, rumore e vibrazioni. 

#lafrase Solo gli inquieti sanno com’è difficile sopravvivere alla tempesta e non poter vivere senza (E. Bronte)

Giulio Sperandio
Primo ricercatore CREA Centro Ingegneria e Trasformazioni agroalimentari 

Si occupa di analisi tecniche, economiche ed energetiche della filiera foresta-legno, delle filiere agricole, dei processi produttivi. Analizza le performance delle macchine e i costi di esercizio, i modelli di ottimizzazione dei cantieri meccanizzati e dei processi produttivi dei sistemi agricoli, forestali e del verde urbano. Valuta la sostenibilità dell’applicazione di tecnologia digitale nei sistemi d’irrigazione di precisione e nella tracciabilità dei prodotti di filiere agricole e forestali. 

#lafrase Misurate ciò che è misurabile e rendete misurabile ciò che non lo è.(Galileo Galilei) 

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