Giornata dimostrativa nell’ambito del Progetto Mis. 124 PSR 2007-2013 domanda n° 8475920928:
Il biochar prodotto da residui di potatura di olivo e nocciolo utilizzabili nel
settore ortoflorovivaistico per la produzione di energia e per il miglioramento dello stato nutrizionale e fitosanitario delle piante
BIOCHAR: VALORIZZAZIONE ENERGETICA DEI SOTTOPRODOTTI AGRO-FORESTALI NELLA
PROVINCIA DI VITERBO
Prof. Andrea Colantoni
Agriculture Forestry Nature Energy
Il “Dipartimento di scienze e tecnologie per l’Agricoltura, le Foreste, la Natura e l’Energia” (DAFNE)
SALUBRITA’E QUALITA’ DELLE PRODUZIONI
AGRICOLE
GESTIONE SOSTENIBILE E VALORIZZAZIONE DELLE
RISORSE AMBIENTALI E DEL TERRITORIO
ANALISI, CONSERVAZIONE E RESTAURO DELLA
BIODIVERSITÀ E DELLE RISORSE NATURALI
INNOVAZIONI DELLE TECNOLOGIE PER I SISTEMI
AGRARI E FORESTALI
APPROCCI CLASSICI E BIOTECNOLOGICI PER IL
MIGLIORAMENTO GENETICO VEGETALE E ANIMALE
PROGETTAZIONE E SVILUPPO DI
NANOTECNOLOGIE PER L’ AGRICOLTURA E LA SALUTE
L’obiettivo della presente proposta progettuale consiste nello studio di una filiera per la valorizzazione dei residui di potatura dell’olivo e nocciolo nella Provincia di Viterbo attraverso la loro trasformazione in biochar, da utilizzare nel settore vivaistico per migliorare la qualità (da un punto di vista nutrizionale e fitosanitario) delle piante coltivate in serra. La proposta progettuale è sviluppata come uno studio di fattibilità per acquisire indicazioni dettagliate su tutte le fasi del progetto, dall’approvvigionamento dei residui di potatura alla stima dell’energia termica
ottenibile all’impiego di biochar per la produzione di piantine in vivaio. I risultati attesi rientrano in una tematica di sostenibilità ambientale riferita al settore agroforestale, con ricadute positive e benefici per le aziende olivicole, corilicole e vivaistiche, da un punto di vista economico (riduzione di costi per lo smaltimento dei residui di potatura, per l’acquisto di agrofarmaci e concimi), ed in termini qualità delle produzioni vivaistiche (riduzione dell’uso e dei residui di agrofarmaci).
Rimozione e smaltimento
I residui della potatura vengono andanati al centro dell’interfila e rimossi con una “forca” agganciata al sollevatore del trattore
Viterbo è la più importante area di produzione corilicola del Lazio, con circa 18.400 ha coltivati che ogni anno forniscono residui attraverso la potatura, che rappresentano una potenziale fonte di energia
• Art. 255 c. 1 del D.Lgs. 152/2006 - Abbandono di rifiuti
• Art. 256 c. 1 del D.Lgs. 152/2006 - Attività di gestione di rifiuti non autorizzata
• Art. 256 bis c. 1 del D.Lgs 152/2006 - Combustione illecita di rifiuti (introdotto dal D.L. 136/2013, c.d. “Terra dei fuochi”)
NOCCIOLO
Viterbo è la più importante area di produzione corilicola del Lazio, con circa 18.400 ha coltivati che ogni anno forniscono residui attraverso la potatura, che rappresentano una potenziale fonte di energia
NOCCIOLO
• Art. 255 c. 1 del D.Lgs. 152/2006 - Abbandono di rifiuti
• Art. 256 c. 1 del D.Lgs. 152/2006 - Attività di gestione di rifiuti non autorizzata
• Art. 256 bis c. 1 del D.Lgs 152/2006 - Combustione illecita di rifiuti (introdotto dal D.L. 136/2013, c.d. “Terra dei fuochi”)
• Art 14 del Decreto Legge 24 giugno 2014, n. 91
- esclude dalle sanzioni riguardanti la gestione e la combustione illecita di rifiuti tutte quelle attività di combustione in loco di materiale agricolo e forestale derivante da sfalci, potature o ripuliture di terreni, orti e giardini -
ma dall’anno scorso…
A quelli del nocciolo vanno aggiunti i residui derivanti dalla potatura dell’olivo; nella provincia di
Viterbo questa coltura occupa una superficie di circa 21.000 ha
OLIVO
AZIONE 1
Determinazione delle
biomasse ritrabili
dalle colture di
nocciolo e olivo
presso le aziende
agricole
AZIONE 2
Raccolta,
pretrattamento e
trasporto delle
potature di olivo e
nocciolo al centro di
trasformazione
AZIONE 3
Trasformazione delle
potature di olivo e
nocciolo in pellet
AZIONE 4
Produzione di
biochar da pellet di
olivo e nocciolo e
stima dell’energia
termica ottenibile
AZIONE 5
Miscelazione del
biochar con terriccio
e batteri.
AZIONE 6
Semina e verifica
dell’efficacia del
biochar
AZIONE 7
Elaborazione dei risultati e
stesura della relazione finale
AZIONE 8
Organizzazione di un convegno
finale e realizzazione di un sito
WEB
AZIONE 1
• stima della biomassa ritraibile dalla potatura del nocciolo, considerando variabili quali l'età delle piante, il numero di piante per ettaro ed il contenuto idrico del materiale;
• caratterizzazione chimica fisica ed energetica della biomassa raccolta
Piano di campionamento e certificato di campionamento (UNI EN 14778)
ca
mp
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re
Riferimento N. …………. Data e ora ………
……
Nome e cognome …………… Cellulare ………
…..
E-mail ……………. Telefono ………
…..
Indirizzo ………….. Fax ………
….
cli
en
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Nome e cognome ………….. Cellulare ………
…….
Nome azienda …………. Telefono / fax ………
…….
Indirizzo …………. E-mail ………
……
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Coordinate GPS del lotto …………. Superficie campionata (ha) ………
…….
Superficie totale (ha) ………… Tipo di campione raccolto ………
…..
Condizioni meteorologiche ……………. varietà ………
…..
imp
ian
to
Tipologia di potatura …………….. Età (anni) ………
……..
Attuale utilizzo della biomassa ………….. Irriguo ………
……
Produzione/anno/ha …………… Resa sgusciato (%) ………
….
Distanza media sulla fila (m) ………….. Sesto d'impianto (m) ………
……..
Distanza tra le file (m) ……………. N° piante\ha ………
……
Piano di campionamento (UNI EN 14778/2011)
campionatore
cliente
impianto
lotto
Piano di campionamento e certificato di campionamento (UNI EN 14778)
cam
pio
nato
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Riferimento N. …………. Data e ora ……………
Nome e cognome …………… Cellulare …………..
E-mail ……………. Telefono …………..
Indirizzo ………….. Fax ………….
clie
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Nome e cognome ………….. Cellulare …………….
Nome azienda …………. Telefono / fax …………….
Indirizzo …………. E-mail ……………
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Coordinate GPS del lotto …………. Superficie campionata (ha) …………….
Superficie totale (ha) ………… Tipo di campione raccolto …………..
Condizioni meteorologiche ……………. varietà …………..
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Tipologia di potatura …………….. Età (anni) ……………..
Attuale utilizzo della
biomassa ………….. Irriguo ……………
Produzione/anno/ha …………… Resa sgusciato (%) ………….
Distanza media sulla fila
(m) ………….. Sesto d'impianto (m) ……………..
Distanza tra le file (m) ……………. N° piante\ha ……………
Piano di campionamento e certificato di campionamento (UNI EN 14778)
cam
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Riferimento N. …………. Data e ora ……………
Nome e cognome …………… Cellulare …………..
E-mail ……………. Telefono …………..
Indirizzo ………….. Fax ………….
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Nome e cognome ………….. Cellulare …………….
Nome azienda …………. Telefono / fax …………….
Indirizzo …………. E-mail ……………
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Coordinate GPS del lotto …………. Superficie campionata (ha) …………….
Superficie totale (ha) ………… Tipo di campione raccolto …………..
Condizioni meteorologiche ……………. varietà …………..
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Tipologia di potatura …………….. Età (anni) ……………..
Attuale utilizzo della
biomassa ………….. Irriguo ……………
Produzione/anno/ha …………… Resa sgusciato (%) ………….
Distanza media sulla fila
(m) ………….. Sesto d'impianto (m) ……………..
Distanza tra le file (m) ……………. N° piante\ha ……………
Piano di campionamento e certificato di campionamento (UNI EN 14778)
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Riferimento N. …………. Data e ora ……………
Nome e cognome …………… Cellulare …………..
E-mail ……………. Telefono …………..
Indirizzo ………….. Fax ………….
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Nome e cognome ………….. Cellulare …………….
Nome azienda …………. Telefono / fax …………….
Indirizzo …………. E-mail ……………
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Coordinate GPS del lotto …………. Superficie campionata (ha) …………….
Superficie totale (ha) ………… Tipo di campione raccolto …………..
Condizioni meteorologiche ……………. varietà …………..
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Tipologia di potatura …………….. Età (anni) ……………..
Attuale utilizzo della
biomassa ………….. Irriguo ……………
Produzione/anno/ha …………… Resa sgusciato (%) ………….
Distanza media sulla fila
(m) ………….. Sesto d'impianto (m) ……………..
Distanza tra le file (m) ……………. N° piante\ha ……………
Piano di campionamento e certificato di campionamento (UNI EN 14778)
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Riferimento N. …………. Data e ora ……………
Nome e cognome …………… Cellulare …………..
E-mail ……………. Telefono …………..
Indirizzo ………….. Fax ………….
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Nome e cognome ………….. Cellulare …………….
Nome azienda …………. Telefono / fax …………….
Indirizzo …………. E-mail ……………
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Coordinate GPS del lotto …………. Superficie campionata (ha) …………….
Superficie totale (ha) ………… Tipo di campione raccolto …………..
Condizioni meteorologiche ……………. varietà …………..
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Tipologia di potatura …………….. Età (anni) ……………..
Attuale utilizzo della
biomassa ………….. Irriguo ……………
Produzione/anno/ha …………… Resa sgusciato (%) ………….
Distanza media sulla fila
(m) ………….. Sesto d'impianto (m) ……………..
Distanza tra le file (m) ……………. N° piante\ha ……………
Descrizione del metodo di campionamento - Pesatura delle potature -
Sono state individuate 6 aree di saggio per ogni ettaro indagato. All’interno di ciascuna area di saggio sono state considerate 4 piante. Le ramaglie raccolte all’interno della superficie di campionamento sono state disposte in fascine e pesate con l’ausilio di un dinamometro
Caratterizzazione della biomassa - Determinazione dell’umidità -
Per la determinazione
dell’umidità del campione
pervenuto in laboratorio si è
fatto riferimento alla UNI EN
14774-1/2009. La norma
descrive il metodo per
determinare l’umidità totale di
un campione biocombustibile
solido mediante essiccazione in
stufa Stufa
Caratterizzazione della biomassa - Determinazione del potere calorifico -
Per la determinazione del potere
calorifico si è fatto riferimento alla
normativa UNI EN 14919/2010;
questa definisce il metodo per la
determinazione del potere calorifico
superiore di un biocombustibile solido
a volume costante e ad una
temperatura di riferimento di 25°C in
bomba calorimetrica calibrata tramite
la combustione di acido benzoico
certificato
Calorimetro Parr, mod. 6200, a bomba di
combustione di ossigeno
Caratterizzazione della biomassa - Determinazione del contenuto di ceneri -
Per determinare il contenuto di ceneri
è stata applicata la normativa di
riferimento UNI EN 14775/2010 che
specifica un metodo per la
determinazione del contenuto di ceneri
di tutti i biocombustibili solidi (UNI
CEN/TS 14588). La prova è stata
eseguita sui campioni, già sottoposti
alla prova dell’umidità, previo
sminuzzamento con mulino a coltelli e
passaggio al setaccio.
Forno a muffola
Caratterizzazione della biomassa - Determinazione del contenuto di C, H, N -
Le normativa di riferimento che descrive
un metodo per la determinazione del
carbonio totale, dell’idrogeno e
dell’azoto nei combustibili solidi è la UNI
EN 15104/2011. La determinazione
attendibile di carbonio, idrogeno e azoto
è importante per il controllo qualitativo e
i risultati possono essere usati come
parametri di input per i calcoli applicati
alla combustione di biocarburanti solidi.
Analizzatore elementare CHN-2000
Campo di variazione Media per pianta Var Dev Std
(xmax – xmin) (kg)
2014 8,6 3,2 4,18 2,04
La biomassa disponibile
- Quantitativi per pianta -
Campo di variazione Media per ha
(xmax – xmin) (kg)
2014 3.739 1.354
Luogo dello studio Media potature (kg/ha)
Valori rilevati Viterbo 1.354
Di Blasi C. et al., 1997 Italy 2.800
Monarca D. et al., 2009 Viterbo 2.400
Sonnati C. et al., 2009 Piemonte 7.300
Ughini V. et al., 2009 Piemonte 4.380
Bilandzija N. et al., 2012 Croazia 1.848
Caratterizzazione della biomassa
- Principali costituenti chimici -
C H N O S
% % % % %
Potature
nocciolo
Nostri dati 48,7 6,17 1,09 - -
Monarca D. et al., 2009 47,78 5,61 0,35 46,26 -
Bilandzija N. et al., 2012 46,46 6,57 0,78 45,98 0,21
Caratterizzazione della biomassa
- Potenziale energetico -
umidità (Mar)* ceneri PCSdry PCIdry
% % MJ/kg MJ/kg
polloni 52,39 6,90 19,80 18,57
rami 41,46 6,28 19,61 18,37
foglie 46,29 29,39 8,47 7,24
brattee 18,56 8,25 9,88 8,64
MEDIA** 46,69 6,57 19,70 18,39
Monarca D. et al., 2009 - 2,36 17,67 16,45
Bilandzija N. et al., 2012 - 3,81 - 17,47
Cecchini M. et al., 2013 - 4,54 20,7 19,68
potature Olivo 31,20 5,01 19,93 17,85
gasolio - - - 42,8
* il valore dell’umidità si riferisce al campione tal quale preso dal campo mentre i PC sono calcolati su base secca.
** il valori medi riportati non tengono conto di foglie e brattee (presenti in percentuale trascurabile) ma solo di
rami e polloni.
>
>
<
>
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1 kg gasolio = 2,32 kg potature di nocciolo
Campo di variazione Media per pianta Var Dev Std
(xmax – xmin) (kg)
2014 10,5 7,4 5,80 4,07
La biomassa disponibile
- Quantitativi per pianta -
Campo di variazione Media per ha
(xmax – xmin) (kg)
2014 10,545 4.600
AZIONE 2
• Raccolta e pretrattamento delle potature di nocciolo e olivo
• Trasformazione in biotriturato
Pellettizzazione
Il cippato ottenuto dalle potature del nocciolo viene inviato alla fase di raffinazione,
ovvero la riduzione della materia alla dimensione di segatura, ed infine all’impianto per la pellettizzazione
Raffinazione e pellettizzazione
Raffreddamento e insacchettamento
AZIONE 3 Trasformazione delle potature di olivo e
nocciolo in pellet
AZIONE 4
Produzione di biochar da pellet di olivo e
nocciolo e stima dell’energia termica ottenibile
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