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domenica, 4 Giugno 2023

@CREA Energia dagli alvei fluviali

Della stessa Rubrica

La valorizzazione della vegetazione erbacea fluviale ha suscitato negli ultimi anni particolare interesse per via delle sue enormi potenzialità per scopi energetici.

La fattibilità del recupero e reimpiego della biomassa fluviale dipende dall’adozione di un approccio integrato che, insieme all’analisi degli aspetti tecnici, tenga conto della valutazione economica e ambientale del sistema fluviale, rifugio di specie nidificanti e acquatiche.

La problematica

La manutenzione degli alvei fluviali costituisce un’attività fondamentale per la gestione sostenibile del territorio. La cura dei corsi d’acqua naturali ed artificiali in ambito urbano e agricolo deve avere come priorità la tutela dei cittadini e delle infrastrutture. Di conseguenza, una gestione equilibrata della vegetazione fluviale risponde principalmente alle esigenze del contenimento idraulico, con interventi di manutenzione che, dove possibile, tengano conto anche delle valenze ambientali. Per questo motivo, le formazioni ripariali devono essere sottoposte ad una manutenzione frequente, che può anche generare notevoli quantitativi di biomassa. La biomassa erbacea generata dagli sfalci fluviali viene solitamente lasciata sul posto oppure portata in discarica, prevedendo solo in minima parte un’attività di recupero.

Punto cruciale per la valorizzazione energetica della biomassa è rappresentato dalla raccolta: infatti, il mancato utilizzo di queste risorse è da imputare alla mancanza di idonee linee di meccanizzazione che possano operare, nei diversi contesti, sia lo sfalcio sia la raccolta.

Energia dagli alvei fluviali

La grandissima varietà di condizioni ambientali e/o operative che si possono incontrare negli alvei e la loro influenza sulle operazioni di manutenzione, giustificano approcci molto diversi, a seconda del caso. Le formazioni erbacee fluviali, infatti, possono presentare provvigioni e composizione specifica molto diverse (graminacee spp., canna comune, cannuccia di palude ecc.), così come possono variare notevolmente le prescrizioni gestionali a cui sono sottoposte.

Foto 1 – Caso tipico di un’asta fluviale

L’energia potenziale della biomassa proveniente dalla manutenzione di aree urbane, agricole e protette rimane ampiamente sottoutilizzata in tutta Europa. I principali ostacoli alla sua diffusione sono: l’insufficiente conoscenza relativa alle tecniche di sfalcio, di raccolta, di conservazione, associate alla limitata se non assente cooperazione tra gli operatori della filiera (Consorzi di bonifica, ditte costruttrici di macchine per il taglio, raccolta e movimentazione della biomassa, centrali per la produzione di energia) e alla presenza di barriere di natura giuridica. Di conseguenza i residui erbacei provenienti da sfalci, nonostante le interessanti potenzialità, non vengono utilizzati, o lo sono solo marginalmente in associazione ad altre biomasse, in impianti di digestione anaerobica, per la produzione di biogas e/o bioetanolo.

Foto 2 – Biomassa potenziale recuperabile dagli sfalci fluviali
 

La convergenza di una cantieristica razionale, di una pianificazione adeguata e di una moderna filosofia d’intervento può migliorare la remuneratività degli interventi di manutenzione, favorendo una cura più attenta dei corsi d’acqua e aumentando la disponibilità di biomassa per il mercato.

La tempistica delle operazioni di manutenzione è un altro aspetto estremamente importante ai fini di una gestione più sostenibile. Per ridurre i danni all’ecosistema e promuovere la molteplicità ecologica dell’intera rete di canali, occorre concepire un’attenta distribuzione spaziale e temporale dei lavori di manutenzione, che si riassume nell’elaborazione di uno specifico piano di intervento.

Foto 3: Pianificazione degli interventi (fonte, linee guida per le manutenzioni ordinarie a carico della vegetazione). Gli sfalci fluviali vengono programmati in corrispondenza della sezione evidenziata in verde

Tecniche di raccolta

La raccolta della biomassa erbacea solitamente richiede una serie di passaggi (raccolta della biomassa in campo, compattazione, carico, trasporto, stoccaggio, omogeneizzazione, controllo della qualità), prima di indirizzare il prodotto verso la valorizzazione energetica. Supponendo una produzione di erba di 5-6 tonnellate per ettaro, e considerando una densità media apparente di 200-220 kg/m³, bisogna raccogliere e movimentare un volume medio di 20-25 m³ per ettaro. La distanza di trasporto e la quantità di operazioni dal sito di raccolta fino alla destinazione finale influenzano fortemente l’economicità della filiera che richiede quindi un’organizzazione attenta e razionale della logistica. Le principali soluzioni tecniche attualmente seguite o proposte per la gestione della biomassa fluviale includono i seguenti sistemi:

  • Nel caso più comune la biomassa fluviale erbacea viene sfalciata ed è lasciata in loco. Per il suo recupero si rende necessario un secondo passaggio con un ranghinatore, applicato ad un braccio idraulico per concentrare la biomassa in andana sul piano orizzontale della sponda, ed un terzo passaggio per raccogliere la biomassa tramite un rimorchio autocaricante o una rotoimballatrice, soluzione quest’ultima che può incrementare i costi di raccolta.
Foto 4 – Linea di meccanizzazione per la gestione della biomassa spondale (braccio e trincia)
  • Una seconda possibilità è costituita da sistemi meccanici in grado di proiettare o depositare la biomassa sul piano orizzontale della sponda disponendola in andana. Le andane possono essere raccolte in una seconda fase mediante carri autocaricanti oppure rotoimballatrici o presse prismatiche. O, infine, la biomassa può essere caricata direttamente su un cassone dedicato.
Foto 5 – Nastro trasportatore per trasferire la biomassa sfalciata dal piano inclinato della sponda sul piano orizzontale (Fonte: www.berky.it)


Foto 6 – Escavatore con benna falciante per la gestione della biomassa di sponda (Fonte CREA)
  • Una soluzione interessante è rappresentata da una strategia di raccolta in cui, in un unico passaggio, avvengono il taglio e la rimozione dei residui erbacei, veicolando il prodotto su cassone dedicato. In questo caso, però, le operazioni di taglio devono essere periodicamente interrotte per consentire lo scarico del cassone di raccolta. Inoltre, le ridotte dimensioni delle vie di accesso potrebbero influire negativamente sulla manovrabilità ed operatività del cantiere di raccolta. L’adozione di tale sistema appare particolarmente utile in ambiti che non presentano particolari limitazioni al traffico delle macchine.
Foto 7 – Tecnologie per lo sfalcio e raccolta della biomassa erbacea fluviale in un unico passaggio (camion e trattore con cassone dedicato) (fonte: www.hymach.it)

In sezioni d’alveo caratterizzati da spazi ristretti, invece, si può ricorrere all’utilizzo di mini-rotoimballatrici provviste di accumulatore, in modo da depositare le miniballe in punti di accumulo strategici per essere recuperate da un carro equipaggiato con braccio meccanico.

La pianificazione di adeguate strategie logistiche

La convergenza di una cantieristica razionale, di una pianificazione adeguata in grado di abbattere i costi di intervento e di una moderna filosofia di gestione può generare profitto dalle operazioni di manutenzione, favorendo una cura più attenta dei corsi d’acqua, riducendo così eventuali problemi di dissesto idrogeologico e permettendo, allo stesso tempo, un efficiente recupero della biomassa fluviale per la produzione di biogas e/o bioetanolo.

Alcune delle criticità da considerare nel recupero delle biomasse fluviali riguardano principalmente l’eterogeneità e le dimensioni delle vie di accesso all’area di lavoro, aspetti che devono essere valutati con attenzione prima di pianificare l’organizzazione operativa e la logistica. In particolare, in presenza di aree piccole ed isolate, sono da preferire macchine aventi manovrabilità e velocità di spostamento elevate, elementi fondamentali per operare nelle aree più strette e nei trasferimenti stradali. Anche la variabilità idraulica e la morfologia dei corsi d’acqua comportano una differenziazione delle attrezzature e la diversificazione del piano di lavoro tra macchine operatrici (ad es. la falciatrice o il ranghinatore) e macchine motrici (ad es. il trattore). In particolare, in presenza di terreni irregolari e sconnessi sono da preferire macchine con grandi ruote e sospensioni rialzate, mentre lungo i pendii è richiesto l’impiego di veicoli aventi un baricentro più basso.

Le operazioni di sfalcio e raccolta della biomassa sono ulteriormente limitate dalla presenza di barriere naturali o artificiali, nonché da vincoli di natura giuridica (es. presenza di proprietà private), norme di salvaguardia degli habitat naturali e altre restrizioni relative al trasporto e alla logistica. L’ottimizzazione degli aspetti logistici nelle fasi di raccolta e post-raccolta, sono di importanza fondamentale per ridurre al minimo i tempi di lavoro e i costi.

Il recupero e il reimpiego della biomassa fluviale non può dunque prescindere dallo studio delle particolarità ambientali in cui si opera e va definita caso per caso, individuando le soluzioni di raccolta più efficienti. Allo stesso tempo è necessario verificare da un punto di vista energetico l’idoneità della biomassa al tipo di conversione cui è potenzialmente destinabile. La fattibilità del recupero dipende, quindi, dall’adozione di un approccio integrato che, insieme all’analisi degli aspetti tecnici (tipo di cantiere di raccolta, idoneità alla trasformazione), tenga conto anche della valutazione economica e ambientale del sistema.

Angelo Del Giudice
Ricercatore CREA Centro Ingegneria e Trasformazioni Agroalimentari

Laureato in scienze forestali con dottorato di ricerca in scienze e tecnologie per la gestione forestale e ambientale. Aree di ricerca e di interesse: bioenergie, foreste, meccanizzazione, ecologia e agricoltura di precisione.

#lafrase: L’albero rappresenta, fin dai tempi più antichi, il simbolo e l’espressione della vita, dell’equilibrio e della saggezza (Jean Giono)

Enrico Santangelo,
Primo Ricercatore presso il CREA Centro Ingegneria e Trasformazioni Agroalimentari

Ha svolto attività di ricerca nel campo del miglioramento genetico. Opera attualmente nel settore delle bioenergie e dell’utilizzazione di biomasse residuali

#lafrase: Non puoi cambiare la natura degli umani; quello che puoi fare è cambiare gli strumenti che usano, cambiare le tecniche. Allora, cambierai la civiltà (Stewart Brand)

Andrea Acampora,
Ricercatore presso il CREA Centro Ingegneria e Trasformazioni Agroalimentari

Laureato in Scienze Agrarie e dottore di ricerca in Genetica Agraria. Si occupa di meccanizzazione agroforestale e dell’analisi delle disponibilità e dei potenziali utilizzi delle biomasse agroforestali e la loro valorizzazione nell’ambito delle microfiliere energetiche. Analisi di sistemi e tecnologie innovative finalizzate al risparmio energetico nell’irrigazione attraverso sistemi di precisione

#lafrase Troverai più nei boschi che nei libri. Gli alberi e le rocce ti insegneranno cose che nessun maestro ti dirà (Bernardo di Chiaravalle)

Antonio Scarfone
Ricercatore presso il CREA Centro Ingegneria e Trasformazioni Agroalimentari

Laureato in scienze forestali e ambientali con dottorato di ricerca in scienze ambientali. Aree di ricerca e di interesse: bioenergie, foreste, meccanizzazione, ecologia e apicoltura

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