Diapositiva 1

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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 lAmbiente
e il Territorio
Lanalisi del ciclo di vita (LCA) della
produzione di 1 MJ di energia termica da
combustione di biomassa legnosa
Relatore Ch.mo prof. Davide Pettenella Correlator
e Ing. Paolo Neri
Laureanda Alice Tanfoglio
In collaborazione con
Ente per le Nuove Tecnologie lEnergia e
lAmbiente
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Obiettivo dello studio
Valutazione

• impatto ambientale

• convenienza energetica

• costo economico esterno

della produzione di 1 MJ di energia termica da
combustione di cippato
con il metodo LCA - Life Cycle Assessment
(norma europea UNI EN ISO 14040)
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Processo che permette di valutare gli impatti
ambientali associati ad un prodotto, processo o
attività, attraverso lidentificazione e la
quantificazione dei consumi di materia, energia
ed emissioni nellambiente. (SETAC, 1991)
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CICLO DI VITA
From cradle to grave
Materie prime

• Fase di produzione

Realizzazione
Uso

• Fase duso

Dismissione

• Fase di fine vita

Riutilizzo, riciclo, smaltimento
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1 - Fase preliminare
2 - Inventario
3 - Elaborazione dati
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Elaborazione dati
Alle sostanze catalogate nellinventario vengono
assegnate una o più categorie di impatto
Classificazione
Caratterizzazione
Sostanza x Fattore di Caratterizzazione
Il risultato della caratterizzazione viene
rapportato ad un valore di riferimento
Normalizzazione
Assegnazione di un fattore di valutazione ad ogni
categoria di impatto
Valutazione
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Applicazione del metodo LCA al sistema oggetto
di studio
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1 - Fase preliminare

• Obiettivo dello studio

Valutazione

• impatto ambientale

• convenienza energetica

• costo economico esterno

della produzione di 1 MJ di energia termica da
combustione di cippato
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1 - Fase preliminare

• Sistema oggetto di studio

Impianto di produzione di energia termica di
proprietà dellAzienda Agricola Reffo (Dolo VE)

• CALDAIA

Componenti principali

• ARBORETO

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1 - Fase preliminare

• Sistema oggetto di studio

CALDAIA
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1 - Fase preliminare

• Sistema oggetto di studio

• Superficie utilizzata 3500 m2

• Produttività 1,2 t /ha/anno/100m

ARBORETO

• Quantità raccolta 12 t / anno

• Turno 30 anni

• Ciclo taglio 5 anni

• Arboreto misto platano, ontano, olmo, ciliegio,
  noce, frassino e farnia

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1 - Fase preliminare

• Unità funzionale

110.400 MJ

• Confini
• del sistema

• AIEL Ass. Italiana Energie Agroforestali

• Dati

• banca dati di SimaPro7

software SimaPro 7.0

• Strumento elaborazione dati

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2 - Inventario
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Inventario
1- Cippato, da arboreto di pianura, bruciato in
caldaia, 35 kW
15
Inventario
2- Produzione legno
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Inventario
Stima CO2 assorbita
Contenuto idrico del legno fresco (w)
50 Sostanza secca (SS) 0,5 t /t legno
fresco Contenuto di C nella SS circa 50
0,25 t / t legno fresco
Peso 1 mole CO2 44 g
Peso 1 mole C 12 g
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Inventario
Stima CO2 assorbita
Rapporto tra i pesi molecolari di CO2 e C 44/12
3,66
3,66 t CO2 / t C
1 t C
4 t legno fresco
3,66 / 4 0,91 t CO2 / t legno fresco
quantità di CO2 assorbita dalla biomassa
raccolta
10,92 t/anno
12 t 0,91
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Inventario
3- Coltivazione in vivaio
1 p
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Inventario
3- Coltivazione in vivaio

• PET bottle grade 60 kg
• Fertiliser (N)1,824kg
• Fertiliser (P)0,582kg
• Fertiliser (K)0,708kg
• Molybdenum, in ground 0,002112kg
• Magnesium, in ground 0,24kg
• Iron, in ground0,0504kg
• Manganese, in ground0,00576kg
• Zinc, in ground0,001728kg
• Copper, in ground0,00768kg
• Sulfur, in ground0,384kg
• thiocarbamate-compounds/RER S0,03kg
• Glyphosate, at regional storehouse/RER S0,102kg

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Inventario
3- Coltivazione in vivaio

• 2,4-D, at regional storehouse/CH 0,001998 kg
• Pyretroid-compounds 0,001998 kg
• Organophosphorus-compounds 0,001998 kg
• Sulphur B 2500 003996 kg
• Triazine-compounds 0,003996 kg
• Dithiocarbamate-compounds 0,003996 kg

• Irrigating 289,98 m2
• Application of plant protection products, by
  field sprayer/CH 60 m2
• Transport, lorry 28 t 0,12337 tkm

Inputs tecnologici
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Inventario
3- Coltivazione in vivaio

• Deltamethrin 0,0000028kg
• Chlorpyrifos 0,000046kg
• Cyproconazole 0,001005kg
• Ziram 0,0011796kg
• Thiram 0,0295kg
• Glyphosate 0,000714kg

Emissioni in acqua
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Inventario
3- Coltivazione in vivaio

• Thiram 0,000189 kg
• Deltamethrin 0,001015 kg
• Chlorpyrifos 0,000992 kg
• Cyproconazole 0,0000972 kg
• Ziram 0,00000756 kg
• Glyphosate 0,000278 kg

Emissioni al suolo

• Recycling PET 60 kg

Trattamento rifiuti
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Ripartizione ambientale () fitofarmaci
Modello di fugacità di Mackay (Mackay e Paterson,
1981)
P.A. Aria Acqua Suolo Sedimenti Solidi sospesi Biomassa acquatica Biomassa terrestre
Thiram 0,36 98,3 0,63 0,59 0 0 0,13
Ziram 0,36 98,3 0,63 0,59 0 0 0,13
Deltamethrin 0 0,14 50,82 47,43 0,08 0,01 1,52
Chlorpyrifos 0 2,29 49,64 46,43 0,08 0,01 1,65
Cyproconazole 0 83,77 8,1 7,56 0,01 0 0,55
archivio APAT prodotti fitosanitari
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Ripartizione ambientale Glyphosate
Modello di fugacità di Mackay (Mackay e Paterson,
1981)

• Molecola fortemente ionizzabile

scelta Koc

• Unità di mondo Basso Piave

P.A. Aria Acqua Suolo Sedimenti Solidi sospesi Biomassa acquatica Biomassa terrestre
Glyphosate 1,1510-08 5,7710-02 7,1410-02 1,3710-02 2,2810-05 4,1310-10 2,8110-03
25
Inventario
4- Taglio e cippatura

• Power sawing, with catalytic converter 8,7 h
• Wood chopping, mobile chopper 6000 kg

Elettricità
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Inventario
5- Emissioni e ceneri (0,000309 m3)
0,074 kg

• Acetaldehyde 6,1E-08 kg
• Ammonia 1,73 E-06 kg
• Arsenic 1E-09 kg
• Benzene 9,1E-07 kg
• Benzene, ethyl- 3E-08 kg
• Benzene, hexachloro- 7,2E-15 kg
• Benzo(a)pyrene 5E-10 kg
• Bromine 6E-08 kg
• Cadmium 7E-10kg
• Calcium 5,85E-06 kg

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Inventario
5- Emissioni e ceneri (0,000309 m3)

• Carbon dioxide, biogenic 0,134 kg
• Carbon monoxide, biogenic 0,000118 kg
• Chlorine 1,810-07 kg
• Chromium 3,9610-09 kg
• Chromium VI 410-11 kg
• Copper 2,210-08 kg
• Dinitrogen monoxide 0,000003 kg
• Dioxins, as 2,3,7,8-tetrachlorodibenzo-p-dioxin
  3,110-14 kg
• Fluorine 510-08 kg
• Formaldehyde1,310-07 kg
• Heat, waste1,08 MJ

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Inventario
5- Emissioni e ceneri (0,000309 m3)

• Hydrocarbons aliphatic unspecified 9,110-07 kg
• Hydrocarbons aliphatic unsaturated 3,110-06 kg
• Lead 2,510-08 kg
• Magnesium3,610-07 kg
• Manganese1,710-07 kg
• Mercury 310-10 kg
• Methane, biogenic7E-07kg
• m-Xylene1,2E-07kg
• Nickel6E-09kg
• Nitrogen oxides0,00013kg
• NMVOC, non-methane volatile organic compounds,
  unspecified origin9E-07kg
• PAH, polycyclic aromatic hydrocarbons1,11E-08kg

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Inventario
5- Emissioni e ceneri (0,000309 m3)

• Particulates, lt 2.5 um0,000034kg
• Phenol, pentachloro-8,1E-12kg
• Phosphorus3E-07kg
• Potassium2,34E-05kg
• Sodium1,3E-06kg
• Sulfur dioxide2,5E-06kg
• Toluene3E-07kg
• Zinc3E-07kg

• Disposal, wood ash mixture, pure, 0 water, to
  landfarming/CH 0,00025kg
• Disposal, wood ash mixture, pure, 0 water, to
  municipal incineration/CH 0,00025kg

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3- Elaborazione dati
Il metodo Eco-indicator 99
Categorie di impatto
Categorie di danno
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Analisi dei risultati
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Impatto totale 0,00164913 Pt
55,11 Human Health 27,27 Ecosystem Quality
17,62 Resources
Emissioni e ceneri 88
Produzione legno -13
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EPS 2000
Impatto totale 0,00838478 Pt
49,23 Human Health 33,28 Ecosystem Production
Capacity 16,88 Abiotic Stock Resource 0,61
Biodiversity
Emissioni e ceneri 175
Produzione legno -193
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IMPACT 2002
Impatto totale 1,01710-5 Pt
53,24 Human Health 35,21 Ecosystem
Quality 6,71 Climate Change 4,86 Resources
Emissioni e ceneri 83
35
EDIP/UMIP 97
Impatto totale 0,000264 Pt
Emissioni e ceneri 75,18
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CO2 EMESSA
Carbon dioxide biogenic 108 g Carbon dioxide 4,07
g Carbon dioxide, fossil 2,14 g
CO2 ASSORBITA
Carbon dioxide in air 105,6 g
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Analisi di sensibilità
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Produzione 1 MJ da diverse fonti

1. Heat industrial coal fornace 1-10 MW

(centrale termica a carbone)
2. Heat natural gas at boiler atm., low NOx
(centrale termica a gas)
3. Heat, light fuel oil, at boiler 10 kW
condensing
(impianto a olio combustibile per utenza
monofamiliare)
4. Heat, at plate collector, one familiy house for
(impianto solare termico per utenza monofamiliare)
5. Cippato, bruciato in caldaia, 35 kW
(sistema oggetto di studio)
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Produzione 1 MJ da diverse fonti
Processo meno impattante
1
2
3
5
4
40
Analisi dei costi esterni
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Analisi dei costi esterni
Human Health Ecosystem Quality/ Biodiversity Resources/Abiotic Stock Resource Ecosystem Production capacity
EPS 2000 0,0041 0,00005102 0,0014 0,0028
Eco-indicator 99 (UE15) 0,00131268 0,0010588 0,000171138  
Eco-indicator 99(pop. mondiale) 0,0218 0,0175 0,0028  
Con entrambi i metodi la categoria che ha un
impatto maggiore è Human Health
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Conclusioni
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• IMPATTO

• PM lt 2.5mm

Emissioni e ceneri
Human Health

• NOx

1 MJ
0,075 MJ

• ENERGIA

Bilancio energetico 1 0,075 0,925
Rapporto efficienza 1 / 0,075 13,3

• COSTI ESTERNI

Human Health