Per un Agricoltura Carbon Negative - Stefano Bozzetto Giustino Mezzalira Claudio Fabbri - Ecquologia
←
→
Trascrizione del contenuto della pagina
Se il tuo browser non visualizza correttamente la pagina, ti preghiamo di leggere il contenuto della pagina quaggiù
Per un Agricoltura Carbon Negative
intensificazione ecologica delle produzioni primarie
incremento del carbonio nei suoli
CIO2 ECO-FUTURO
Padova 18 Luglio 2018
Stefano Bozzetto
Claudio Fabbri
Giustino Mezzalira
Cio2 : il problema
CIB_CIO2 ECOFUTURO 2018 2
Benvenuti nell’Antropocene
Paul J. Crutzen, vincitore del premio Nobel per la chimica dell'atmosfera nel 1995
https://scripps.ucsd.edu/programs/keelingcurve/
CIB_CIO2 ECOFUTURO 2018 3
I sistemi naturali di rimozione della CO2
• I carbon sink naturali Fate of anthropogenic CO2 emissions (2007–2016)
hanno contenuto la
quantità di CO2 fossile
che è finita in atmosfera Sources = Sinks
• NB : 34.3 GtCO2/yr
17.3 GtCO2/yr
• La CO2 permane 47%
nell’atmosfera per secoli 88%
e anche di più se non
viene rimossa mediante 30%
cicli naturali 11.2 GtCO2/yr
• Il solo sink naturale
dove la CO2 non fa male 12%
è nelle piante e nel suolo
agricolo ( e nei processi 4.9 GtCO2/yr
23%
di carbonatazione, che 8.7 GtCO2/yr
peraltro sono molto più
lenti)
Budget Imbalance: 6%
(the difference between estimated sources & sinks) 2.1 GtCO2/yr
Source: CDIAC; NOAA-ESRL; Houghton and Nassikas 2017; Hansis et al 2015; Le Quéré et al 2017; Global Carbon Budget 2017
CIB_CIO2 ECOFUTURO 2018 4
L’urgenza
del problema
Dopo il Protocollo di kyoto 1997
le emissioni sono cresciute di
intensità anno per anno ,
ora stanno rallentando ,
ma nel 2017 sono riprese a
crescere
CIB_CIO2 ECOFUTURO 2018 5
In Autunno 2018 è
atteso #1.5C IPCC
report
Il tema del carbon
budget
From Targets to Action: Rolling up our Sleeves
after Paris
Brigitte Knopf,* Sabine Fuss, Gerrit Hansen, Felix
Creutzig, Jan Minx,and Ottmar Edenhofer
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/g
ch2.201600007
CIB_CIO2 ECOFUTURO 2018 6
È necessario quindi sviluppare SIMULTANEAMENTE
soluzioni di mitigazione e di carbon removal
• Blu : MITIGATION ,
cioè tecnologie come
sole e vento , etc. che
sono carbon
NEUTRAL
• Celeste : carbon
REMOVAL ,
altrimenti dette
negative emissions
technologies che
sottraggono CO2
dall’atmosfera
CIB_CIO2 ECOFUTURO 2018 7
Le tecnologie per il carbon removal (C negative)
http://iopscience.iop.org/article/10.1088/1748-9326/aabf9b/pdf
CIB_CIO2 ECOFUTURO 2018 8
La biogas refinery
una piattaforma agro-industriale per il carbon removal
La biogas refinery è una piattaforma agroindustriale non solo per produrre cibo e
energia in modo sostenibile ,
ma anche per promuovere le tecnologie del carbon removal sia naturali che
industriali
CIB_CIO2 ECOFUTURO 2018 9
La biogas refinery
un impianto a biogas connesso a due reti
BIOGAS REFINERY SCHEME : ON SITE AND CENTRALIZED PRODUCTION SCHEME VIA NG GRID
Electricity grid
PV
Waste
Off grid
Biomass heat
Fuel cell
input ELECTROLYZER O2
CHP H2
Nutrients
ciclying Waste
Raw
AD heat CH4 >98%
biogas POWER TO CH4
plant
Digestate
processing
ON SITE CH4 >98%
PRODUCTION UPGRADING
steam reforming LNG
or biotech
conversion Natural gas grid
CENTRALIZED PRODUCTION
CHP Combined cycle
Methanol Fuel blend power generation
Solid Liquid Methanol
DME (diesel like) Methanol to olefins (plastic)
fertilizer fertilizer
CIB_CIO2 ECOFUTURO 2018 10Le tecnologie della biogas refinery per il
carbon reuse e carbon removal
• Carbon reuse pathways
• Biomethane
• Power to methane via biogas CO2 methanation
• Biomethane to plastic
• CO2 to methanol
• Methanol to olefine to plastic
• biochar for materials
• Digestate as fertilizers
• Raw biogas CO2 to materials (carbonati , silicati, ecc. )
• Carbon sequestration pathways
• Sistemi naturali
• Soil carbon sequestration
• Biochar in the soil
• Afforestation
• Sistemi industriali
• Geological sequestration via
• Biomethane power generation carbon capture
La biogas refinery può essere intesa come un appendiabiti di • Biomethane steam reforming carbon capture
soluzioni tecnologiche anche tra loro distanti , che insieme • Weatherization
considerano sia sistemi naturali che industriali di carbon removal
CIB_CIO2 ECOFUTURO 2018 11Il ruolo dell’agroecologia per un
agricoltura carbon negative
CIB_CIO2 ECOFUTURO 2018 12Per un agricoltura carbon negative
• Oggi l’agricoltura e le foreste
sono responsabili del 12% di
emissioni di gas serra
• Non solo dobbiamo
compensare ridurre o
compensare queste emissioni
• Ma dobbiamo trasformare
l’agricoltura in un sistema
carbon negative
• Aumentando la produttività
primaria , la fotosintesi
«biosphere recarbonization»
• Sviluppando i carbon sink
naturali degli agroecosistemi ,
in particolare il suolo agricolo
CIB_CIO2 ECOFUTURO 2018 134 pour 1000
Soil Organic Carbon
management
• Il CIB ha aderito sin da
Parigi all’iniziativa Francese
del #4pour1000
Braunschweig, maggio 2018
CIB_CIO2 ECOFUTURO 2018 14Soil organic matter in agriculture
Symposium
E’ stato sottolineato che:
Lo stoccaggio di SO nel suolo è soprattutto
incrementato dall’aumento degli input di SO
(residui e radici) attraverso pratiche che Braunschweig, maggio 2018
stimolano la fotosintesi e la produttività,
piuttosto che dalla riduzione degli output
(minore mineralizzazione della sostanza
organica)
Il contributo della parte ipogea ha grande importanza
L’effetto di saturazione su lungo termine dovuto a crescenti input di Carbonio
NON è così evidente, anche in esperimenti di lunga durata
CIB_CIO2 ECOFUTURO 2018 15CIB_CIO2 ECOFUTURO 2018 16
Il modello Biogasdoneright™
1. Produzione foraggi, cibo ed
energia;
2. Copertura dei terreni tutto
l’anno
3. Efficiente riciclo della
sostanza organica e dei
nutrienti
4. Mitigazione emissioni GHG
della zootecnia
5. Pratiche agronomiche di tipo
conservativo
CIB_CIO2 ECOFUTURO 2018 17I punti essenziali del modello BDR
• Gli agricoltori continuano a produrre cibo e alimenti tradizionali e anche a coltivare
materie prime aggiuntive per produrre biocarburanti attraverso la digestione anaerobica
in azienda
• Non esiste il conflitto “food versus fuel’’ e non esiste il meccanismo iLUC perché la
produzione alimentare continua come prima;
• Viene prodotto carbonio addizionale e parte di questo viene riciclato (come digestato) e
sequestrato nel terreno in forme altamente stabili;
• La conversione di sostanza organica in biogas è compensata dalla minore degradazione del
carbonio dopo l'applicazione sul campo del digestato e dal carbonio aggiuntivo prodotto
dal secondo raccolto, in parte riciclato come digestato
CIB_CIO2 ECOFUTURO 2018 18Agricoltura Convenzionale
• Bovini da latte, produzioni vegetali per foraggi e cibo
• Seminativi, una coltura per anno (principalmente mais)
• Fertilizzazione basata su liquami e concimi minerali
Mineral fertilizer Slurry
Slurry application
Silage Grain application
Ex. Maize application Sowing Irrigation harvest harvest
Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec
Copertura del suolo 6 mesi per anno
Produzione totale parte epigea circa 23 t SS/ha/anno (granella 13 t/ha)
Irrigazione: necessaria
Erbicidi: necessari
Lavorazione del suolo: aratura + lavorazioni secondarie
Livello di sostanza organica nel suolo: stabile o leggermente in calo
CIB_CIO2 ECOFUTURO 2018 19BiogasDoneRight®
• Bovini da latte, produzioni vegetali per foraggi, cibo, energia
• Seminativi, due colture per anno (diverse colture)
• Fertilizzazione basata su digestato
Sowing
Ex. Maize + winter cereal Silage Sowing Maize winter
harvest maize Irrigation harvest cereal
Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec
Copertura del suolo 12 mesi per anno
Produzione totale parte epigea circa 30 t SS/ha/anno (mais 18 + triticale 12)
Irrigazione: necessaria
Erbicidi: ridotti (soprattutto se la successione delle lavorazioni è veloce)
Lavorazione del suolo: ridotta
Livello di sostanza organica nel suolo: in crescita
CIB_CIO2 ECOFUTURO 2018 20Macchine per la meccanizzazione dei doppi raccolti
Raccolta foraggi
Applicazione immediata digestato con
macchine multifunzione
CIB_CIO2 ECOFUTURO 2018 21Macchine innovative per ridurre i tempi di
lavorazione
Lavorazione a bande,
Sistema
GPS
semina e distribuzione del
Digestato liquido
digestato con
interramento, in una
unica operazione
Serbatoio seme
Lavorazione a bande distribuzione del
digestato
CIB_CIO2 ECOFUTURO 2018 22Utilizzo del digestato ad alta efficienza
Semina del mais appena dopo la raccolta
della coltura vernina
Iniezione diretta
del digestato in
profondità
Seme del mais nello
strato superficiale
CIB_CIO2 ECOFUTURO 2018 23Sistemi colturali e copertura del terreno
Az. Palazzetto
Circa l’81% dei
terreni è stato
coperto tutto
l’anno, con un
Raccolta della coltura estiva.
Tutti i campi sono in attesa della semina controllo delle
delle colture invernali, infestanti molto
a parte 12 ha di medica
elevato (minore
utilizzo di erbicidi)
CIB_CIO2 ECOFUTURO 2018 24Carbonio organico nel suolo
Per quantificare la variazione del
tenore di C org nel suolo è stato
utilizzato un approccio basato sul
bilancio di massa: le misurazioni sul
campo della sostanza organica del
suolo mostrano un aumento annuale
di C org nell’intervallo 0,5 - 1,0 t C ha-1
nei primi dieci anni di applicazione
BDR, a seconda di varie condizioni,
cioè più di 10 ‰ all'anno
CIB_CIO2 ECOFUTURO 2018 25Il BiogasDoneRight in pillole
• Rispetto all'agricoltura convenzionale Biogasdoneright® è un nuovo
concetto per massimizzare la produzione di ST e riutilizzare SO (alta qualità)
allo stesso tempo, oltre ad efficientare gli elementi minerali (NPK);
• BDR è un modo per sviluppare un’agricoltura sostenibile in grado di
aumentare lo stock di Corg del suolo e di ridurre l'impronta di carbonio dei
prodotti agricoli
• BDR è un modello «work in progress» basato su una vera esperienza
agricola
• Sono necessari ulteriori studi per migliorare le conoscenze per
un'applicazione sostenibile in diverse aree e ambienti
CIB_CIO2 ECOFUTURO 2018 26Biosphere
recarbonization
Il contributo
dell’agroforesteria
Dal piano orizzontale a quello verticale : aumentiamo l’attività fotosintetica e la
funzionalità biologica dei nostri agroecosistemi con gli alberi
CIB_CIO2 ECOFUTURO 2018 27Cosa sono i sistemi agroforestali
L’agroselvicoltura è la pratica di
gestione di sistemi che
integrano la coltivazione di
specie legnose (alberi o arbusti)
con altre colture agrarie e/o
l’allevamento di animali, al fine
di massimizzare i benefici
economici ed ambientali
ottenibili dalle interazioni di
queste diverse componenti.
CIB_CIO2 ECOFUTURO 2018 28La riscoperta dei sistemi agroforestali
Negli ultimi anni in Europa
c’è stato un grande
fermento che ha portato
tra l’altro alla nascita di
EURAF (www.euraf.eu)
CIB_CIO2 ECOFUTURO 2018 29Sistemi agroforestali e carbonio
I sistemi agroforestali possono dare
un’ulteriore contributo al sequestro di
carbonio nel suolo:
• apparati radicali
• biomassa epigea
La biomassa epigea può avere due
diverse destinazioni:
• legname da lavoro (stoccaggio nei
manufatti)
• ramaglie: biochar o legno
frammentato interrati nel suolo
CIB_CIO2 ECOFUTURO 2018 30Cosa possiamo fare con gli alberi in un
azienda agricola assieme ad un digestore ?
• Ibridizzazione dei processi
biochimico e termochimico
• Produzione di carbonella (TLR 8-9)
• L’utilizzo del calore per la
produzione di fertilizzanti organici
(TLR 9-10)
• Metanazione del syngas (TLR 4-5)
• Il biochar e il digestato sono
quindi due alleati per migliorare
l’indice di umificazione degli
apporti di sostanza organica al
terreno
CIB_CIO2 ECOFUTURO 2018 31Biosphere recarbonization
quali altri sistemi oltre alle doppie colture abbiamo
per catturare attraverso la fotosintesi carbonio
addizionale senza ridurre la disponibilità di cibo e
foraggi ?
Le piante a ciclo CAM
CIB_CIO2 ECOFUTURO 2018 32Piante CAM (Crassulacean acid metabolism)
Perché siamo interessati alle
piante CAM?
• Alta produzione anche in climi semiaridi
• Plurima destinazione : food, feed, fuel,
nutraceutica
• Coltura perennante = costi di coltivazione
minimi
• Alto potenziale di produzione di metano
e 2018
CIB_CIO2 ECOFUTURO di UF 33Abbiamo le potenzialità per migliorare la
conoscenza
Centro di riproduzione meristematica a San Cono (Sicilia)
• Cosa stiamo studiando Siti dimostrativi attivi
- Costi di riproduzione della pianta - Sicilia (clima Mediterraneo)
- Produzione in diverse condizioni climatiche - Kenia (clima Africano)
- Meccanizzazione della raccolta - Centro e sud America
- Integrazione nel processo di produzione con altre biomasse
territoriali CIB_CIO2 ECOFUTURO 2018 34Le potenzialità produttive di Opuntia foraggera
Le prime prove in Sicilia
12
• Elevata risposta alle
potenzialità irrigue e
di fertilizzazione 10
Produzione tal quale (kg/pianta)
• Opportunità di Potenziale produttivo
ripristino di terreni 8 fino a 40-50 t ST/ha
marginali
• Oltre 5 milioni di 6
ettari già coltivati nel
mondo 4
Potenziale produttivo
fino a 8.000 m3
• Destinazione: CH4/ha.a
• foraggera 2
• nutraceutica
• energetica 0
6-mar 25-apr 14-giu 3-ago 22-set 11-nov 31-dic 19-feb 10-apr
CIB_CIO2 ECOFUTURO 2018 35Some take away
CIB_CIO2 ECOFUTURO 2018 36IL MANIFESTO DI MELETI
• Agricoltori e ambientalisti
• Continuare a dialogare , a
sperimentare , a correggersi , a
migliorare
• Governo – ministero ambiente e
agricoltura
• Sollecitare il governo italiano ad
aderire all’iniziativa 4pour1000
• ed a sviluppare politiche concrete
per la risorsa suolo , la
riforestazione, lo sviluppo del
biogasdoneright in agricoltura
CIB_CIO2 ECOFUTURO 2018 37Due proposte di buon senso
Prima di stoccare la CIO2…vediamo di non estrarla
• Tassa carbonio (50€/ton C) per
utilizzo TORBA
• Valorizzazione del digestato e del
biochar
• Tassa carbonio ESTRAZIONE
MINERARIA CO2 (50€/ton CO2)
• 1.100.000 Nmc di biometano
corrispondono a circa 1.700.000
ton di CO2 , che sono in grado
ampiamente di soddisfare il
mercato italiano di CO2
CIB_CIO2 ECOFUTURO 2018 38Oltre il dibattito sull’ annex IX della RED 2
La riforma della PAC post 2020
• E’ necessario continuare la riflessione sul
miglioramento dell’annex IX
• Una maggiore internazionalizzazione del
concetto del biogas done right
• Oltre il concetto di biocarburante avanzato per
un agricoltura e agroforesteria fatta bene
• Agroecologia e Agroforesteria per la produzione
di carbonio addizionale e l’utilizzo dei sistemi
naturali di sequestro del carbonio
• E’ auspicabile una maggiore cooperazione sul
piano dello sviluppo delle tecniche
agronomiche tra operatori del biogas fatto
bene, agricoltura biologica e agricoltura
conservativa
• L’appuntamento «politico» principale del
2019 è la revisione della PAC
• Una importante opportunità per promuovere i
temi di un agricoltura carbon negative
CIB_CIO2 ECOFUTURO 2018 39La SEN ed il decreto FER
Recuperare il significato delle bioenergie e sviluppare il valore
dell’integrazione tra reti
Rete gas e Rete elettrica devono
Le biomasse nella SEN cooperare
• Per limitare i costi infrastrutturali di
grandi reti elettriche che se realizzate
dovrebbero attraversare le regioni del
rinascimento italiano,
• Possiamo sfruttarela rete del gas che è
sotterranea ( no inquinamento
paesaggistico) attraverso sistemi power
to gas di stoccaggio delle eccedenze di
produzione al Sud di sole e vento
• I gasdotti sono una infrastruttura
esistente; la loro capacità di trasporto e
stoccaggio è possibile a costi irrisori
rispetto soluzioni che non integrano le
due reti
«i benefici di sistema della cogenerazione a
biometano» G.Angius SNAM 2018
CIB_CIO2 ECOFUTURO 2018 40The gas grid : a Carbon Negative infrastructure
The renewable gas ultimate value proposition
• Mentre la rete elettrica ha la possibilità di divenire carbon neutral se
prodotta con elettroni non a base carbonica,
• La rete gas invece veicolando GAS RINNOVABILE prodotto con
carbonio biogenico possiede la capacità di divenire carbon negative
connettendo lungo la sua rete
• Sistemi naturali di carbon removal come la forestazione e lo stoccaggio del
carbonio nel suoli agricoli
• Sistemi tecnologici di carbon reuse
• Biomasse nel costruito
• Bioplastiche
• Biochemicals
• Sistemi geologici di sequestro della CO2
CIB_CIO2 ECOFUTURO 2018 41Noi del CIB di tutto questo
continueremo a
sperimentare, provare,
ed a parlarne
tra agricoltori,
ambientalisti, ricercatori,
industria del gas,
in Italia e non solo
stimolando la Politica
a fare bene
e presto! http://www.museodellamerda.org/
Arrivederci a
BiogasItaly 2019
CIB_CIO2 ECOFUTURO 2018 42Puoi anche leggere
