Impatto su salute e ambiente dei sistemi di produzione dell'energia

Presentazione sul tema: "Impatto su salute e ambiente dei sistemi di produzione dell'energia"— Transcript della presentazione:

1 Impatto su salute e ambiente dei sistemi di produzione dell'energia
Roberto Pellegrino Biologo, ambientalista

2 Scambi di energia e materia in diversi sistemi termodinamici
curva di crescita popolazioni Sistema termodinamico esempio SISTEMA APERTO ENERGIA MATERIA SISTEMA CHIUSO ENERGIA SISTEMA ISOLATO

3 risorse energetiche utilizzate dai viventi comparsi sulla Terra nei vari periodi
(miliardi di anni) Comparsa di organismi procarioti eterotrofi Comparsa organismi fotosintetici autotrofi Utilizzo dell’energia chimica contenuta nelle molecole organiche del «brodo primordiale» 1,8 4,5 0,5 organismi eterotriofi Utilizzo dell’energia chimica contenuta nelle molecole organiche create dagli organismi autotrofi tramite la fotosintesi sole: risorsa illimitata Brodo primordiale: risorsa limitata

4 Organismi autotrofi Organismi eterotrofi
Flusso di materia ed energia nei viventi Energia solare Produzione primaria di energia Carboidrati CH2O Ossigeno O2 Organismi autotrofi Organismi eterotrofi H2O CO2

5 comparsa dell’uomo nella scala dei tempi della vita sulla terra
Comparsa organismi fotosintetici autotrofi Comparsa di organismi procarioti eterotrofi

6 2012 : raggiunti 7 miliardi di esseri umani
Crescita della popolazione di homo sapiens dalla sua comparsa all’anno 2000 Combustibili fossili fuoco da 1 a10 milioni da 10 a 200 milioni da 200 a 6000 milioni 2012 : raggiunti 7 miliardi di esseri umani

7 Dipendenza dal petrolio
Prodotti per la pulizia Riscaldamento/raffrescamento farmaci Trasporto derrate alimentari Fibre sintetiche coloranti Materie plastiche telecomunicazioni Energia elettrica

8 ASPO-Italia, wikipedia

9 FER: Fonte Energia Rinnovabile
È necessario allora puntare sulle «Energie rinnovabili», ma cosa sono esattamente? In ingegneria energetica con il termine energie rinnovabili si intendono le forme di energia prodotte da fonti di energia che per loro caratteristica intrinseca si rigenerano almeno alla stessa velocità con cui vengono consumate o non sono "esauribili" nella scala dei tempi "umani" e, per estensione, il cui utilizzo non pregiudica le risorse naturali per le generazioni future. Da Wikipedia, l'enciclopedia libera. FER: Fonte Energia Rinnovabile eolico fotovoltaico idroelettrico Biomasse/biogas

10 Le principali forme di energia rinnovabile dipendono dal sole
Energia eolica Solare fotovoltaico ? Centrale idroelettrica Solare termico fotosintesi

11 Utilizzi umani Origine delle biomasse Colture energetiche
Alimenti, mangimi, fibre, legno BIOMASSA Rifiuti, Deiezioni, Scarti fotosintesi Colture energetiche Sfruttamento intensivo risorse naturali deforestazione

12 Quanta energia si accumula nelle biomasse?
1,2 Kg carbonio/mq*anno

13 Biomasse: quanta energia solare è convertita in energia utile?
Efficienza energetica= energia solare ricevuta energia convertita x 100 Esempi di efficienza energetica: Pannello fotovoltaico: 10 – 15% Biomasse: 0,2-0,6% Cosa implica questo?

14 400 ha Area occupata da un impianto fotovoltaico da 1MW
Superficie agricola destinata alle colture energetiche previste per un impianto a biogas da 1 MW 400 ha Area occupata da un impianto fotovoltaico da 1MW

15 EU-27: potenza rinnovabile nel 2010
BIO-ENERGIE in Germania: 8000 impianti da kw

16 Col BIOGAS i rifiuti «spariscono»
prima… …dopo 4500 t/a letame-liquame 16500 t/a digestato Aumento degli scarti da smaltire Effetto serra per emissioni di CH4 (stoccaggio digestato) Rischio di diffusione germi patogeni

17 Le bio-energie sono «pulite»
Confronto emissioni per combustione di Biomasse solide (legno, paglia) e metano (50MW) CEEH Scientific Report No 10, Centre for Energy, Environment and Health Report series, November 2011

18 Le bio-energie sono «pulite»
Metalli pesanti nelle ceneri La concentrazione di metalli pesanti nelle ceneri derivanti dalla combustione di legname (rovere, faggio, abete) è simile a quella riscontrabile nelle ceneri prodotte dalla combustione di carbone, lignite e RSU. (valori in mg/Kg) Demirbas A: Potential applications of renewable energy sources, biomass combustion problems in boiler power systems and combustion related environmental issues. Progress in Energy and Combustion Science 2005, 31(2):

19 Cogeneratore Jenbacher mod. J-320 GS C-25
Il motore che brucia biogas equivale a 2-3 automobili a mentano Motore a 4 tempi 20 cilindri Cilindrata: cc (equivale a circa 7 autobus urbani) 1500 giri/minuto Cogeneratore Jenbacher mod. J-320 GS C-25 2955 movimentazione/anno 107 viaggi/anno carribotte (liquame) 998 viaggi/anno carribotte (digestato) 1850 viaggi/anno carri agricoli (biomasse vegetali) Trasporti biomasse/liquami entro 30km Fonte: Dati progetto presentato Opere Pie Riunite

20 Il motore che brucia biogas equivale a 2-3 automobili a mentano
PM 10: 1,5mg/mc X 4000mc/h X 24h = mg/giorno = 144g/giorno NOx: 200 mg/mc X 4000mc/h X 24h = mg/giorno = 19,2 Kg/giorno INQUINAMENTO EQUIVALENTE dell’impianto di AVIGLIANO Pm10: automobili diesel (euro 5) che percorrono 12 km al giorno nello stesso posto NOx: automobili diesel (euro 5) che percorrono 12 km al giorno nello stesso posto

21 Il motore che brucia biogas equivale a 2-3 automobili a mentano
UMBRIA 2013: 34 impianti in funzione 20 impianti autorizzati Stima emissioni totali: mc/h PM 10: 1,5mg/mc X mc/h X 24h = mg/giorno = 5 kg/giorno NOx: 200 mg/mc X 4000mc/h X 24h = mg/giorno = 672 Kg/giorno INQUINAMENTO EQUIVALENTE di 54 IMPIANTI A BIO-ENERGIE Pm10: automobili diesel (euro 5) che percorrono 12 km al giorno nello stesso posto NOx: automobili diesel (euro 5) che percorrono 12 km al giorno nello stesso posto in Umbria circolano automobili

22 La Danimarca ha calcolato i costi sanitari associati alle emissioni da caldaie individuali e industriali (Ind.) e da caldaie di teleriscaldamento (FV) (I costi sanitari per il riscaldamento) K. Karlsson et al., 2011: CEEH’s calculations of healthrelated costs from air pollution as given in the Climate Commission’s scenarios (in Danish), CEEH Scientific Report No 10, Centre for Energy, Environment and Health Report series, November 2011, pp. 24.

23 Jörg Hacker Bioenergy – Chances and Limits
La politica energetica della Germania è incentrata sulle bioenergie Jörg Hacker Bioenergy – Chances and Limits German National Academy of Sciences Leopoldina, Nova Acta Leopoldina, 03/2012 La Germania non dovrebbe concentrarsi sulle bioenergie per ridurre il consumo di combustibili fossili e le emissioni di gas serra. La Germania dovrebbe concentrarsi su altre fonti di energia rinnovabile, come solare termico, fotovoltaico, e l'energia eolica, la cui richiesta di terreno, le emissioni di gas serra o altri impatti ambientali sono inferiori a quelli delle bio-energie. Il risparmio energetico e il miglioramento dell'efficienza energetica devono avere la priorità. - La promozione delle bioenergie deve essere limitata a quelle forme che: non riducono la disponibilità di cibo o che stimolano aumenti di prezzo a causa della competizione con risorse limitate quali l'acqua e la terra; non hanno grandi effetti negativi sugli ecosistemi e sulla biodiversità; hanno un sostanziale (>60-70%) migliore equilibrio sui gas ad effetto serra rispetto ad altri vettori energetici che vanno a sostituire; non compromettono la gamma preziosa di servizi che gli ecosistemi forniscono all'umanità

24 German National Academy of Sciences Leopoldina
Tra i membri 35 premi Nobel Scienza per politica e società Le Dichiarazioni e le Raccomandazioni dell'Accademia forniscono ai politici analisi e valutazione scientifica sui temi più urgenti della società di oggi. Esse si sviluppano indipendentemente da interessi economici e politici che danno consigli su come affrontare problemi specifici delle società. L’ Academy lavora per l'identificazione precoce dei principali sviluppi scientifici che possono diventare importanti per la società nel futuro, e fornisce analisi e raccomandazioni di conseguenza. In questo modo, la Leopoldina aiuta a impostare politiche sulla strada giusta.

25 Scienziati che hanno contribito al rapporto “Bioenergy – Chances and Limits” (2012)
Prof. Dr. Bärbel Friedrich ML Institut für Biologie/Mikrobiologie, Humboldt-Universität Berlin Prof. Dr. Bernhard Schink ML Lehrstuhl für mikrobielle Ökologie, Limnologie und allgemeine Mikrobiologie, Universität Konstanz Prof. Dr. Rudolf K. Thauer ML Max-Planck-Institut für terrestrische Mikrobiologie, Marburg Scientists involved in writing the report Prof. Dr. Fraser A. Armstrong Department of Inorganic Chemistry, University Oxford, Great Britain Dr. Vincent Artero Institute de Recherches en Technologies et Sciences pour the Vivant, Université Joseph Fourier, Grenoble, France Priv. Doz. Dr. Nicolaus Dahmen Institut für Katalyseforschung und -Technologie, Karlsruher Institut für Technologie (KIT) Prof. Dr. Holger Dau Fachbereich Physik, Freie Universität Berlin Prof. Dr. Eckhard Dinjus Institut für Katalyseforschung und -Technologie, Karlsruher Institut für Technologie (KIT) Prof. Dr. Peter Dürre Institut für Mikrobiologie und Biotechnologie, Universität Ulm Prof. Dr. Bärbel Friedrich ML Institut für Biologie/Mikrobiologie, Humboldt-Universität Berlin Prof. Dr. Helmut Haberl Institut für Soziale Ökologie (SEC), Alpen-Adria Universität Klagenfurt, Wien, Graz, Österreich Prof. Dr. Thomas Happe AG Photobiotechnologie, Ruhr-Universität Bochum Prof. Dr. Christian Körner ML Institut für Botanik, Universität Basel, Schweiz Prof. Dr. Gerd Kohlhepp Geografisches Institut, Eberhard-Karls-Universität Tübingen Prof. Dr. Katharina Kohse-Höinghaus ML Fakultät für Chemie, Universität Bielefeld Dr. Philipp Kurz Institut für Anorganische Chemie, Christian-Albrechts-Universität Kiel Dr. Christian Lauk Iè ammesso solonstitut für Soziale Ökologie (SEC), Alpen-Adria Universität Klagenfurt, Wien, Graz, Österreich Prof. Dr. Wolfgang Lubitz Max-Planck-Institut für chemische Energiekonversion, Mülheim Prof. Dr. Matthias Rögner Lehrstuhl für Biochemie der Pflanzen, Ruhr-Universität Bochum PD. Dr. Thomas Senn Institut für Lebensmittelwissenschaft und Biotechnologie, Universität Hohenheim Prof. Dr. Victor Smetacek Alfred-Wegener-Institut für Polar-und Meeresforschung, Bremerhaven Prof. Dr. Bernhard Schink ML Lehrstühl für mikrobielle Ökologie, Limnologie und allgemeine Mikrobiologie, Universität Konstanz Scientists involved 47 Dr. Ulrike Schmid-Staiger Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Verfahrenstechnik, Stuttgart Prof. Dr. Ernst-Detlef Schulze ML Max-Planck-Institut für Biogeochemie, Jena Prof. Dr. Rudolf K. Thauer ML Max-Planck-Institut für terrestrische Mikrobiologie, Marburg Prof. Dr. Peter Weiland Johann Heinrich von Thünen-Institut, Braunschweig Dr. Karen Wilson Cardiff School of Chemistry, Cardiff University, Wales, Great Britain Prof. D. Thomas Bley Institut für Lebensmittel- und Bioverfahrenstechnik der TU Dresden Prof. Dr. Christian Barth Deutsches Institut für Ernährungsforschung, Golm Prof. Dr. Detlev Drenckhahn ML Institut für Anatomie und Zellbiologie, Julius-Maximilians-Universität Würzburg Prof. Dr. Ian Donnison Institute for Biological, Environmental and Rural Sciences, Aberystwyth University, Wales, Great Britain Prof. Dr. Ottmar Edenhofer und Kollegen Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung, Potsdam Prof. Dr. Maarten Koornneef Max-Planck-Institut für Pflanzenzüchtung, Köln Dr. Adam Powell Centre for Sustainable Aquaculture Research, Swansea University, Wales, Great Britain Dr. Robin Shields Centre for Sustainable Aquaculture Research, Swansea University, Wales, Great Britain Prof. Dr. Mark Stitt ML Max-Planck-Institut für molekulare Pflanzenphysiologie, Golm Dr. Christian Anton Nationale Akademie der Wissenschaften Leopoldina Dr. Henning Steinicke Nationale Akademie der Wissenschaften Leopoldina External Reviewers Prof. Dr. Nikolaus Amrhein ML Group for Plant Biochemistry und Physiology, Eidgenössische Technische Hochschule (ETH) Zürich Prof. Dr. Georg Fuchs ML Institut für Biologie II, Mikrobiologie, Albert-Ludwigs-Universität Freiburg Prof. Dr. Wolfgang Junge Abteilung Biophysik, Universität Osnabrück Prof. Dr. Bernt Krebs ML Institut für Anorganische und Analytische Chemie, Westfälische Wilhelms-Universität Münster Prof. Dr. Hermann Sahm Institut für Biotechnologie, Forschungszentrum Jülich Prof. Dr. Hans Joachim Schellnhuber ML Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung, Potsdam Prof. Dr. Ferdi Schüth ML Max-Planck-Institut für Kohlenforschung, Mülheim Prof. Dr. Stefan Tangermann Department für Agrarökonomie und rurale Entwicklung, Georg-August-Universität Göttingen, Akademie der Wissenschaften zu Göttingen

26 Dobbiamo aumentare la produzione di energia rinnovabile per combattere i cambiamenti climatici.
Ce lo impone l’EUROPA

27 obiettivi italiani vincolanti da raggiungere entro il 2020
EUROPA: Pacchetto clima energia obiettivi italiani vincolanti da raggiungere entro il 2020 e situazione al 2012 Situazione al 2012 Emissioni CO2 -7,3% Ridurre del 6,5% le emissioni di gas serra risp. al 1990 (Kyoto) 126 ktep risparmio energetico 133 ktep Ridurre il consumo di energia del 13% risp. al 2005 Portare al 17% i consumi di energia rinnovabile rispetto al consumo totale 17% 15% Fonte dati 2012: GSE e Fondazione per lo Sviluppo Sostenibile

28 Rinnovabili elettriche: La situazione in Umbria alla fine del 2012:
L’Umbria deve compiere un grande sforzo nella produzione di energia rinnovabile Rinnovabili elettriche: La situazione in Umbria alla fine del 2012: Fonte: GSE, dato 2012: stima fornita dalla Regione dell’Umbria Obiettivo 2020

29 GERMANIA 2011: % consumi energetici per tipo di fonte
In Germania 6800 impianti a BIOGAS danno un contributo fondamentale alle energie rinnovabili Fonte: Federal ministry for the Environment, nature Conservation and nuclear Safety - (Public Relations Division · Berlin -Germany) GERMANIA 2011: % consumi energetici per tipo di fonte 1,4% biogas agricolo

30 Helmut Haberla et al., Energy Policy, Volume 45, June 2012
Le biomasse non contribuiscono all’effetto serra perché la CO2 emessa è la stessa sottratta durante la crescita delle piante Correcting a fundamental error in greenhouse gas accounting related to bioenergy Helmut Haberla et al., Energy Policy, Volume 45, June 2012 … «la combustione della biomassa per la fornitura di energia aumenta la quantità di carbonio nell'aria proprio come la combustione di carbone, petrolio o gas, se la raccolta della biomassa diminuisce la quantità di carbonio immagazzinato nelle piante e nei suoli, o riduce il sequestro futuro del carbonio».

31 VERO SOLO SE SI UTILIZZANO SCARTI:
Le biomasse non contribuiscono all’effetto serra perché la CO2 emessa è la stessa sottratta durante la crescita delle piante VERO SOLO SE SI UTILIZZANO SCARTI: Se la produzione di biomasse sostituisce le produzioni alimentari in altre parti del globo aumenta la deforestazione Chi lo dice? Steve P. Hamburg et alt., Fixing a Critica Climate Accounting Error, SCIENCE, vol 326, 2009 Timothy Searchinger et alt., Use of Croplands for Biofuels Increases Greenhouse Gases Through Emission from Land-Use Change, SCIENCE, vol 319, 2008 Andy Shilton and Benoit Guieysse, Sustainable sunlight to biogas is via marginal organics, Current Opinion in Biotechnology, 287, vol 21, 2010 David Alan Walker, Biofuel, facts, fantasy, and feasibility, J. Appl. Phycol, 21, 509, 2009

32 Come si valuta la qualità della produzione scientifica?
l’ANVUR (Agenzia Nazionale Valutazione Ricerca Universitaria) legge n. 240/96 Il numero di articoli su riviste nazionali o internazionali censite su ISI o Scopus negli ultimi 10 anni; Il numero delle citazioni; L’ indice H Il Fattore di Impatto delle riviste Nature Science Fattore di impatto delle riviste scientifiche internazionali

33 Se fosse vero non ci sarebbe bisogno degli INCENTIVI economici:
Le biomasse sono economicamente sostenibili Se fosse vero non ci sarebbe bisogno degli INCENTIVI economici: Senza la sicurezza degli incentivi nessuna banca finanzierebbe progetti di BIOGAS, BIOMASSE SOLIDE ecc Fonte: Rai- Report 2010

34 Il saldo valutario netto è circa -2 miliardi di euro
Infine uno sguardo all’import/export cerealicolo e alla crescita della popolazione italiana L’Italia ha importato 15,2 milioni di tonnellate tra cereali, semi oleosi e farine proteiche. La popolazione italiana aumenta costantemente Istat: popolazione residente in Italia Import / export: Il saldo valutario netto è circa -2 miliardi di euro Fonte: Anacer - Associazione nazionale cerealisti Gli incentivi alle rinnovabili rendono meno competitive le produzioni alimentari rispetto a quelle energetiche

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36 Biomasse: Siamo sicuri che vale la pena?
Efficienza energetica 0,1% rispetto all’energia solare ricevuta (fotovoltaico 10-15%) Competizione con le produzioni alimentari Inquinamento delle falde (fertirrigazione con digestato) Lievitazione prezzi terreni agricoli e deprezzamento delle abitazioni limitrofe Emissioni inquinanti in aria Contributo incerto alla diminuzione dell’effetto serra Non si potrebbe puntare a forme rinnovabili più efficienti e meno impattanti?

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38 Grazie per l’attenzione