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UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI PADOVA Facoltà di Agraria- Scienze MM.FF.NN. Corso di Laurea Magistrale in Scienze e Tecnologie per l’Ambiente e il Territorio.

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Presentazione sul tema: "UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI PADOVA Facoltà di Agraria- Scienze MM.FF.NN. Corso di Laurea Magistrale in Scienze e Tecnologie per l’Ambiente e il Territorio."— Transcript della presentazione:

1 UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI PADOVA Facoltà di Agraria- Scienze MM.FF.NN. Corso di Laurea Magistrale in Scienze e Tecnologie per l’Ambiente e il Territorio L’analisi del ciclo di vita (LCA) della produzione di 1 MJ di energia da biodiesel per trazione da olio vegetale di soia Relatore: Ch.mo prof. Raffaele Cavalli Correlatore: Ing. Paolo Neri Ente per le Nuove Tecnologie l’Energia e l’Ambiente In collaborazione con Laureando: Federico Alessandri

2 Obiettivo dello studio Valutazione impatto ambientale impatto ambientale convenienza energetica convenienza energetica costo economico esterno costo economico esterno della produzione di 1 MJ di energia da biodiesel per trazione da olio vegetale di soia con il metodo LCA - Life Cycle Assessment (norma europea UNI EN ISO 14040)

3 Il metodo LCA “ Processo che permette di valutare gli impatti ambientali associati ad un prodotto, processo o attività, attraverso l’identificazione e la quantificazione dei consumi di materia, energia ed emissioni nell’ambiente.” (SETAC, 1991)

4 CICLO DI VITA: Fase di produzione: Fase d’uso: Fase di fine vita: Materie prime Realizzazione Riutilizzo, riciclo, smaltimento… Il metodo LCA “From cradle to grave” Uso Dismissione

5 1 - Fase preliminare 2 - Inventario 3 - Elaborazione dati Il metodo LCA

6 Classificazione Caratterizzazione Normalizzazione Valutazione Alle sostanze catalogate nell’inventario vengono assegnate una o più categorie di impatto Sostanza x Fattore di Caratterizzazione Il risultato della caratterizzazione viene rapportato ad un valore di riferimento Assegnazione di un fattore di valutazione ad ogni categoria di impatto Elaborazione dati

7 Applicazione del metodo LCA al sistema oggetto di studio

8 Obiettivo dello studio Valutazione 1 - Fase preliminare impatto ambientale impatto ambientale convenienza energetica convenienza energetica costo economico esterno costo economico esterno della produzione di 1 MJ di energia da biodiesel per trazione da olio vegetale di soia

9 Sistema oggetto di studio Coltivazione soia presso Azienda Piva di S.Stino di Livenza Produzione Biodiesel presso Cereal Docks S.p.a di Camisano Vicentino Combustione Biodiesel rapporto EPA 1 - Fase preliminare

10 Sistema oggetto di studio 1 - Fase preliminare Coltivazione Tipo agricoltura: convenzionale Resa: 4,5 t/ha

11 Sistema oggetto di studio 1 - Fase preliminare Produzione biodiesel Soia lavorata: 900 t/d Fasi considerate: -essiccazione -estrazione (c.p: farina) -raffinazione(c.p: lecitina) -esterificazione(c.p: glicerina)

12 Sistema oggetto di studio 1 - Fase preliminare Combustione biodiesel Fonti: -Banca dati -Rapporto EPA: “A Comprehensive Analysis of Biodiesel Impacts on Exhaust Emissions”

13 Unità funzionale:1 MJ Confini del sistema: produzione soia (4,5t/ha) produzione energia (1 MJ) Dati: Azienda Piva - Ceral Docks –Rapporto EPA - Letteratura banca dati di SimaPro7 Strumento elaborazione dati: software SimaPro Fase preliminare

14 2 - Inventario Combustione biodiesel Esterificazione Raffinazione Estrazione Essiccazione Produzione della soia Glicerina Lecitina Farine d’estrazione

15 Soy beans, at farm (S.Stino di Livenza) Unità funzionale: 4500 kg Processo Risorse: -Occupation, arable, non-irrigated; -Fertilizzanti; -Pestidici; -Lavorazioni; Emissioni / Assorbimenti: -acqua; -aria; -suolo Prodotti evitati: -N,K,P Inventario

16 Essiccazione Unità funzionale: 1 t soia Sottoprocessi: -Impianto essiccazione -Silos -Heat, natural gas, at industrial furnace low-NOx >100kW/RER S -Electricity LV use in I + imports Transport, lorry 28t/CH S Produzione biodiesel

17 Estrazione Unità funzionale: 0,18915 t olio Sottoprocessi: -Impianto estrazione -Heat, natural gas, at industrial furnace low-NOx >100kW/RER S -Electricity LV use in I + imports AF+_Essiccazione : t soia -AF_Correzione allocazione CO2: -357,74 Sostanze -Hexane (technical):1kg Coprodotto: farine di estrazione Produzione biodiesel

18 Raffinazione Unità funzionale: 0,9453 t olio raffinato Sottoprocessi: -Impianto Raffinazione -Steam, for chemical processes, at plant/RER S -Heat, natural gas, at industrial furnace low-NOx >100kW/RER S -Electricity LV use in I + imports AF+_Estrazione olio con coprodotto farina: 1 t Coprodotto: 0,0547 t lecitina Produzione biodiesel

19 Esterificazione Unità funzionale: 1,0045 t biodiesel Sottoprocessi: -Impianto esterificazione -Steam, for chemical processes, at plant/RER S -Electricity LV use in I + imports AF+_Raffinazione con coprodotto lecitina : 1 t olio raffinato Coprodotto: 0,103 t glicerina Materiali: -metanolo:103 kg -sodio metilato:10 kg Produzione biodiesel

20 Combustione Emissioni in aria: Unità funzionale: 1kWh Monossido di carbonio Ossidi di azoto Particolato > 10 Particolato compreso tra 2,5  m e 10  m Particolato < di 2.5  m Calcolate su stime di variazioni del diesel

21 Acetaldeide Acroleina Benzene Butadiene Esano Etil-benzene Formaldeide Naftalene Stirene Toluene Xilene Idrocarburi Calcolate attraverso formule empiriche Esempio: Toxic (g/bhp-hr) = {a×(% biodiesel)+b} × {1+1×{exp[ ×(vol% biodiesel)]-1}} Anidride carbonica : 280 g* 0,77 *3.66 = 790,53 g di CO2

22 Bilancio CO 2 CO2 EMESSA: 1 kg * 0,77 * 44/12 = 2,772 kgCO 2 /kg biod CO2 ASSORBITA: 1,42 kg di CO 2 /kg soia (banca dati) Possibili cause: -allocazione fatta sulla massa e non sul contenuto in carbonio; -sottostima del valore 1,42 kgCO2/kg granella; -contributo del carbonio del metanolo;

23 3- Elaborazione dati: Il metodo Eco-indicator 99 Categorie di impattoCategorie di danno

24 Analisi dei risultati

25 Eco-indicator 99 Land Use Impatto totale: 0, Pt Carcinogens 43,53% Human Health 40,96% Ecosystem Quality 15,51% Resources Respiratory inorganics

26 Eco-indicator 99 Efficienza energetica: 1MJ = MJ non rinnovabile Energeticamente conveniente

27 EPS ,9% Abiotic Stock Resource 40,24% Human Health 3,39% Ecosystem Production Capacity 0,48% Biodiversity Impatto totale: 0, Pt Energia 1MJ= 0, MJ non rinnovabile

28 IMPACT ,55% Human Health 10,22% Ecosystem Quality 8,06% Climate Change 7,15% Resources Impatto totale: 0, Pt

29 EDIP/UMIP 97 Impatto totale: 0, Pt + 0, Pt (Resources) 31,32% Ecotoxicity soil chronic 25,63% Human toxicity soil 11.69% Ecotoxicity water chronic 11,67% Ecotoxicity water acute 2.31% Global warming 0.05% Ozone depletion layer 22,57% Resources

30 Analisi di sensibilità

31 Confronti Allocazione di massa Confronto biodiesel-diesel con unità kWh Confronto biodiesel-B20-diesel con unità PCI Allocazione energetica Confronto tra allocazioni per kWh Confronto tra allocazioni con unità PCI Confronto tra diesel e biodiesel con allocazione energetica

32 Confronto biodiesel - diesel con unità kWh Vantaggio ambientale: 30,35% Ecoindicator-99 Consumo non rinnovabili: 0.644MJ

33 Confronto biodiesel - diesel con unità kWh Vantaggio ambientale: 42.52% EPS

34 Confronto biodiesel-B20-diesel con unità PCI Vantaggio ambientale: 26,05% Consumo non rinnovabili: 0,2233MJ VANTAGGIO ENERGETICO

35 Confronto tra allocazioni per kWh Allocazione di massa inferiore 96,46% Allocazione energetica Consumo non rinnovabili: 1,08021 MJ SVANTAGGIO ENERGETICO

36 Confronto tra allocazioni con unità PCI Allocazione di massa inferiore 96,46% Allocazione energetica Consumo non rinnovabili: 0, MJ VANTAGGIO ENERGETICO

37 Confronto diesel e biodiesel con allocazione energetica PCI Svantaggio sul Diesel: 45,28% VANTAGGIO ENERGETICO

38 Analisi dei costi esterni

39 Metodo: EPS Human Health [€] Abiotic stock resource [€] Biodiversity [€]Ecosystem Prod. Capacity [€] Combus tione biodiesel 0, , , , Metodo: Eco-indicator99 Human Health[€] Resources[€ ] Ecosystem Quality[€] Combustione biodiesel (costo su base europea) 0, , , Combustione bidiesel (costo su base mondiale) (0, /380 E6) * 6.3E9 =0, (0, /380E6)*6.3 E9 = 0, (0, /380E6)*6,3E9 = 0,006166

40 CONCLUSIONI Analisi con i 4 metodi : Human Health: ox azoto e particolato 2,5 micron dalla combustione; Ecosystem Quality: land use; Resources: metanolo e trasporto ;

41 Analisi di sensibilità Biodiesel / Diesel (kWh) : - Eco-indicator : 30% - EPS 42,52% -Vantaggio sulle risorse evitate; Biodiesel / B20/Diesel (PCI) : - Eco-indicator : : 26,05%

42 Allocazione energetica All.massa / All. energetica (kWh): - Sconvenienza energetica All.massa / All. energetica (PCI): -Convenienza energetica Diesel/ All. energetica (PCI): - Maggior danno ambientale


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