“L’uso dei biocombustibili nel trasporto pubblico” Prof. Michele Pinelli Dipartimento di Ingegneria – Università di Ferrara Sala Alfonso I d’Este – Castello Estense Venerdì 16 settembre 2011

Politica energetica L’Unione Europea ha emanato il 23 aprile 2009 una nuova direttiva (2009/28/CE) che costituisce la cornice entro la quale gli Stati membri devono legiferare in termini di politica energetica (l’Italia ha emanato il decreto di recepimento ad inizio marzo). La nuova politica energetica europea si basa su tre obiettivi che devono essere raggiunti entri il 2020 Riduzione del 20 % del fabbisogno di energia primaria Almeno il 20 % del consumo finale lordo coperto da fonti rinnovabili 20 % di riduzione delle emissioni di gas climalteranti Inoltre, il 10 % dell’energia per i trasporti coperti da combustibili di origine rinnovabile

Biomasse La biomassa è una fonte rinnovabile (fonte energetica non fossile) da cui si possono ricavare combustibili da utilizzare in sistemi energetici o nel trasporto (biocombustibili - biocarburanti) Le biomasse sono tutte le sostanze organiche, di origine biogenica da cui sia possibile ricavare energia Per legge è la parte biodegradabile dei prodotti, rifiuti e residui provenienti dall’agricoltura (comprendente sostanze vegetali e animali) e dalla silvicoltura e dalle industrie connesse, nonché la parte biodegradabile dei rifiuti industriali e urbani.

Perché le biomasse come biocarburanti Per l’agricoltura: rappresentano una opportunità concreta per gli agricoltori per dare valore aggiunto alle commodities di loro produzione, a patto che siano essi stessi parte integrante del processo di trasformazione Per lo sviluppo dell’economia: attrattività del territorio per l'insediamento di attività produttive e sostegno delle stesse; mantenere e creare posti di lavoro e nuove professionalità, generando indotto; promuovere l’attività di aziende nazionali nella distribuzione dei carburanti, nonché delle industrie di produzione degli autoveicoli Per l’ambiente: produzioni agricole generano sequestro di carbonio sul territorio; riduzione delle emissioni di gas serra (CO2), in linea con gli obiettivi del protocollo di Kyoto, in un contesto di bilancio energetico positivo Per la società: l’utilizzo di biocarburanti migliora la qualità dell’aria, specialmente nelle zone urbane dove maggiore è la concentrazione delle emissioni dovute ai trasporti Per l’auto-approvvigionamento energetico: produrre biocarburanti sul territorio da materia prima prodotta in loco significa maggiore indipendenza dai paesi produttori di combustibili fossili

Perché le biomasse in Italia Presenza di sottoprodotti e residui agricoli, agro-industriali e forestali che ogni anno devono essere smaltite in maniera corretta; Eccedenza di superficie agricola destinata a coltivazioni alimentare, da utilizzare per coltivazioni energetiche ed industriali; Terreni agricoli abbandonati con alto rischio di desertificazione e di dissesto idrogeologico; Necessità di intervento di manutenzione e riconversione del patrimonio forestale; Spopolamento e alto tasso di disoccupazione nelle aree montane.

Biocombustibili per il trasporto Un insieme ampio e diversificato di prodotti liquidi o gassosi, utilizzabili come combustibili alternativi nel settore dei trasporti e ricavati dalle biomasse, vale a dire tutti quei materiali di origine organica (vegetale o animale) che non hanno subito alcun processo di fossilizzazione. Olio vegetale Biodiesel Bioetanolo Biogas Biometano Bioidrogeno Tipi di biomasse Processi di trasformazione Prodotto

Olio vegetale Tipi di biomasse Olio vegetale. Combustibile che viene ottenuto da processi meccanici e/o chimici di spremitura Tipi di biomasse Soia Girasole Colture oleaginose “tradizionali” (mais, colza, girasole, ecc.) Colture oleaginose “no food” (lino, jatropha, ecc.) Palma Colza Palma

Processi di trasformazione Olio vegetale Olio vegetale. Combustibile che viene ottenuto da processi meccanici e/o chimici di spremitura Processi di trasformazione Tipi di biomasse Prodotto Colture oleaginose “tradizionali” (mais, colza, girasole, ecc.) Colture oleaginose “no food” (lino, jatropha, ecc.) Palma Estrazione Spremitura Olio vegetale Girasole Soia Palma Colza

Processi di trasformazione Biodiesel Biodiesel. Combustibile che viene ottenuto a partire da trigliceridi sottoposti a processo di transesterificazione.  Il biodiesel possiede proprietà di combustione simili al gasolio Processi di trasformazione Tipi di biomasse Prodotto Colture oleaginose “tradizionali” (mais, colza, girasole, ecc.) Colture oleaginose “no food” (lino, jatropha, ecc.) Palma Estrazione Spremitura Grassi animali Oli di recupero (frittura, oli esausti, ecc.) Purificazione Transesterificazione Biodiesel

Bioetanolo Processi di trasformazione Tipi di biomasse Prodotto Bioetanolo. E’ un etanolo prodotto mediante processo di fermentazione alcolica  Utilizzato come componente di benzine (fino al 20%, poi motori ad hoc) Processi di trasformazione Tipi di biomasse Prodotto Colture saccarifere (barbabietola, canna da zucchero) Bioetanolo di I generazione Fermentazione Colture amidacee (mais, frumento, patate,ecc.) Idrolisi Colture lignocellulosiche (legno, residui colturali, residui del processo di produzione della carta) Processo SSF (idrolisi + fermentazione) Bioetanolo di II generazione

Processi di trasformazione Biogas Biogas. Derivato da digestione anerobica e costituito abitualmente per il 50-60% circa da metano e per la restante parte da CO2. Attualmente molto diffuso ed utilizzato nella produzione di energia in motori a combustione interna → potenzialmente applicabile al trasporto Processi di trasformazione Tipi di biomasse Prodotto Colture dedicate (mais, sorgo, barbabietole, etc.) Sottoprodotti colturali (foglie e steli di barbabietole, ortive, etc.); Reflui zootecnici; Scarti di lavorazione (borlande, acque di vegetazione, fanghi, melassi, etc.). Digestione anaerobica Biogas 11

Processi di trasformazione Biometano Biometano. Ottenuto da purificazione del biogas sostanzialmente tramite rimozione della CO2 Si ottiene composto fino al 99 % di metano che può essere immesso direttamente nella rete di distribuzione del gas naturale Processi di trasformazione Tipi di biomasse Prodotto Colture dedicate (mais, sorgo, barbabietole, etc.) Sottoprodotti colturali (foglie e steli di barbabietole, ortive, etc.); Reflui zootecnici; Scarti di lavorazione (borlande, acque di vegetazione, fanghi, melassi, etc.). Digestione anaerobica Upgrading Biometano

Processi di trasformazione Bioidrogeno Bioidrogeno. L’idrogeno può essere uno dei più importanti vettori energetici del futuro. La sua produzione, che ora passa principalmente per il reforming del metano o l’elettrolisi dell’acqua potrà passare per processi biochimici utilizzando alghe, microorganismi, funghi, batteri, lieviti Processi di trasformazione Prodotto Biofotolisi Fotodecomposizione Fermentazione Gassificazione termochimica Bioidrogeno

Obiettivi dei progetti europei sui biocarburanti Obiettivi di massima dei progetti europei sui biocarburanti Promuovere lo sviluppo di filiere locali creando reti regionali e coinvolgendo tutti gli attori localo della filiera produttiva e di utilizzo Creare stimoli per lo sviluppo della domanda di biocarburanti e veicoli dedicati mediante individuazione di strumenti utili per i decision maker nel settore dei trasporti Rimozione delle barriere alla produzione e uso dei biocarburanti mediante miglioramento della logistica, sviluppo di modellistica, valutazione degli impatti sui mercati Implementare azioni di formazione e informazione e progetti pilota 14

Stato attuale e obiettivi del progetto GUTS I principali problemi ambientali delle città moderne sono legati al crescente inquinamento atmosferico proveniente principalmente dalla mobilità urbana. Il traffico urbano è responsabile dell’inquinamento dell’aria delle nostre città per il 31%, in particolare il settore del trasporto pubblico può incidere fino al 7%. L’obiettivo generale del progetto è quello di contribuire verso una mobilità urbana sostenibile in Europa centrale, attraverso la ricerca di soluzioni innovative di conversione del trasporto pubblico urbano in sistemi ecosostenibili. Lo studio delle tecnologie di conversione riguarderà tre aspetti fondamentali: GOVERNANCE: strutture di gestione locali/regionali, ↑ senso responsabilità FINANCING: sostenibilità finanziaria del progetto TECHNOLOGY: ricerca delle soluzioni tecniche più adatte

Partners del progetto Per la raggiunta degli obiettivi del progetto sono stati coinvolti differenti partners (comuni, autorità regionali, gestori di trasporti pubblici) all’interno del territorio europeo. Ogni partners contribuisce al progetto finale attraverso lo studio di un singolo progetto pilota. LP: Municipality of Sopron PP2: Province of Ferrara PP3: Center of Excellence for Renewable Energy (CERE) PP4: Municipality of Velenje PP5: Road and bridge Research Institute (IBDiM) PP6: Citizenship Association No Gravity PP7: Transport Company Karlovy Vary PP8: Local Public Transport Agency – Ferrara (AMI) 16

Campi di intervento idrogeno energia solare biocombustibili All’interno del progetto GUTS sono evidenziati tre principali campi di intervento: idrogeno Stazione FS Cona energia solare biocombustibili Stazione FS Ferrara Ospedale Cona

Esempi applicativi Oriago (VE) - Pontelongo (PD) Olio di girasole (2006) Grand Canyon Railway Olio vegetale riciclato (2009) Linnkoeping – Vaestervik Biogas (Svezia 2005) Disneyland Railroad Olio da cucina riciclato (2009) Liegi – Lovanio Treno ad energia eolica (Belgio 2010) Anversa. Treno alimentato con tunnel solare. (Belgio 2011) Roma 200 autobus a biodiesel (2010) Francoforte – Amburgo Olio combustibile Lufthansa (2011)