Selva è un progetto del CNR-IIA, finanziato dalla Regione Lazio

il progetto vuole rispondere agli obiettivi in materia stabiliti dalla Regione Lazio. In particolare, si provvederà a redigere un censimento sulla disponibilità di biomassa a breve, medio termine utilizzando tecnologie di nuova generazione (telerilevamento mediante sensori iperspettrali ad alta risoluzione) e modelli ecologici; verrà effettuata un’analisi territoriale e di fabbisogno energetico per stabilire introduzione e dislocazione di impianti per la generazione di calore ed energia da biomasse; si avvierà l’analisi dell’impatto di tali impianti sulla qualità dell’aria disegnando differenti scenari; verrà eseguita un’analisi dell’impatto sulla società e sull’economica locale di tali attività. Si procederà inoltre al dimensionamento e alla realizzazione di un impianto pilota di piccola taglia a biomasse, nel quale saranno inoltre eseguiti numerosi studi circa le emissioni derivanti. Al progetto sarà data grande visibilità tramite convegni, pubblicazioni e studi tecnico-scientifici.

1. Analisi dettagliata della disponibilità di biomassa presente sul territorio della Provincia di Rieti;
2. Analisi dettagliata della condizione della viabilità presenta nella Provincia di Rieti;
3. Analisi delle attività antropiche e dei nuclei residenziali nella Provincia di Rieti;
4. Dimensionamento di impianto tipo trasportabile presso l’area della ricerca del CNR;
5. Esecuzione di campagne di monitoraggio finalizzate all’analisi delle emissioni dall’impianto a biomasse al variare delle tipologia di combustibile e dei sistemi di abbattimento disponibili sul mercato;
6. Analisi dei vantaggi economici e sanitari relativi all’introduzione di impianti a biomasse nel territorio;
7. Analisi degli effetti ambientali connessi con un utilizzo differenziato delle fonti energetiche nel territorio della Regione;
8. Definizione ed analisi degli scenari di qualità dell’aria;
9. Definizione ed analisi dello scenario energetico;
10. Implementazione sito WEB e WEBGIS con integrato uno strumento di supporto alle decisioni ed alla valutazione;
11. Supporto nella progettazione per la ricerca fondi Comunitari sulle fonti rinnovabili;
12. Sviluppo di innovative metodiche per il controllo delle emissioni da impianti a biomassa e sistemi per la riduzione delle emissioni.

Struttura del progetto Il Progetto è suddiviso in 8 Work Package (WP):
WP-1: Raccolta delle informazioni sulla disponibilità di biomasse
WP-2: Analisi delle filiere biomassa-calore e biomassa-energia
WP-3: Individuazione dei siti di dislocazione degli impianti
WP-4: Analisi dello scenario energetico
WP-5: Analisi degli scenari di qualità dell’aria
WP-6: Installazione di tecnologie di monitoraggio dell’inquinamento
WP-7: Progettazione Impianto di biomasse sul territorio della Provincia di Rieti ed installazione impianto
WP-8: Coordinamento dell’attività e diffusione del progetto

Le tecniche di telerilevamento consentono la stima di numerosi importanti parametri relativi alla vegetazione su aree territoriali anche molto estese. Costituiscono quindi una fonte diinformazione potenzialmente molto importante ai fini della valutazione dello stato di salute degli ecosistemi forestali e della parametrizzazione dei modelli ecosistemici rivolti alla simulazione dei cicli bio-geochimici. L’attività di telerilevamento nel progetto Selva è stata strutturata nelle seguenti fasi: 1. elaborazione e dalla discussione della carta di uso del suolo dell’intera Provincia di Rieti. L’osservazione della carta di uso del suolo consente di effettuare una prima separazione tra componente vegetale ed altre componenti territoriali (es. acqua o superfici antropizzate) e serve da supporto sia per analisi in situ sia come aiuto all’ elaborazione dei dati telerilevati a nostra disposizione. 2. elaborazione con maggior dettaglio dell’ immagine SPOT già acquisita attraverso il calcolo dell’ indice di vegetazione NDVI (Normalized Difference Vegetation Index) e la classificazione delle specie vegetali sulla base dei dati raccolti in campo. Integrando i risultati derivanti dalle classificazioni delle immagini con delle banche dati provenienti da misure di rilievo a terra, siriesce a fornire una stima più accurata della copertura vegetazionale e quindi della biomassa.

Prima campagna di monitoraggio
Per la valutazione della qualità dell’aria EX ANTE sono state effettuate campagne di misura della durata di quindici giorni su base stagionale. Il monitoraggio degli inquinanti gassosi, normati (NO2, SO2, O3, Benzene) e non normati (NH3) dalla legislazione attuale in materia di qualità dell’aria, può fornire un quadro della situazione ambientale prima dell’entrata in funzione dell’impianto a biomasse. L’area presa in esame include varie frazioni minori di Leonessa (Volciano, Vindoli, Pianezza, San Giovenale), due siti limitrofi all’impianto a biogas e un sito posto sulla strada di collegamento tra Leonessa e Terzone. In due siti (L1 e T1) posti nei due centri abitati di Leonessa e Terzone è stato anche monitorato il PM10. Dai risultati si evidence che sia i valori di concentrazione dell’SO2 sia quelli dell’NH3 sono più elevati nei siti limitrofi all’impianto a biogas rispetto agli altri. In particolare l’ammoniaca (NH3) mostra valori di concentrazione molto alti. In effetti, è noto come allevamenti, attività zootecniche ed in generale tutte quelle attività che portino alla concentrazione di animali e, di conseguenza, alla raccolta delle loro deiezioni siano sorgenti di ammoniaca.. Inoltre si può osservare come, tra i siti con più elevati valori di NOx (cumulativo di NO2 e NO), VI1 (posto in prossimità di Vindoli) mostri anche il più basso valore di O3, il che può far presumere che ci sia un parziale consumo dello stesso in reazioni di conversione del monossido di azoto a biossido di azoto. Può, quindi, a dispetto della collocazione in una frazione minore di Leonessa, essere considerato come una postazione che mostra di possedere le caratteristiche di un sito influenzato da attività che portino ad emissione locale di ossidi di azoto (ad es. traffico auto veicolare).

Seconda campagna di monitoraggio
Nel corso della seconda campagna di monitoraggio (16 febbraio – 11 marzo), sono stati effettuati dei campionamenti di PM10 nelle località di Leonessa (Scuola, via Francesco Crispi 18) e Terzone (Terzone 243). Sono stati monitorati i PM10, gli IPA “cancerogeni” e le specie inoniche (cloruro, nitrato, solfato, ammonio, sodio, potassio, magnesio, calcio). Dai risultati ottenuti si evidenzia che i profili percentuali degli IPA nei due siti appaiono simili nelle due stagioni, ad indicare che le sorgenti di IPA atmosferici sono della stessa tipologia a Leonessa e a Terzone. Invece, comparando i profili degli IPA nelle due stagioni, si riscontrano differenze importanti. In estate le specie più abbondanti sono state l’indenopirene e il benzo(ghi)perilene (omologhi pesanti), mentre in inverno le massime concentrazioni sono state in corrispondenza di benz(a)antracene e crisene (leggeri). Ancora, confrontando il benzo(a)pirene e il benzo(e)pirene, nel periodo invernale si osserva la leggera prevalenza del benzo(a)pirene, mentre in estate il benzo(e)pirene è dominante. Le ampie differenze di concentrazione e le variazioni nei profili di IPA osservate tra le due stagioni sono entrambe riconducibili a variazioni di intensità delle sorgenti emissive e all’impatto della meteorologia. In particolare, in estate la scomparsa di tutti i processi di combustione legati al riscaldamento domestico elimina una importante sorgente emissiva e contemporaneamente le alte temperature e l’irraggiamento favoriscono la dispersione e la decomposizione degli IPA.

Per il controllo dei fumi in tempo reale si è installata la strumentazione nel camino dell’impianto. Sono monitorate le emissioni inquinanti generate dalla combustione della biomassa, ovvero gli inquinanti primari: materiale particolato (PM), CO, idrocarburi, ossidi di azoto (NOx, principalmente NO ed NO2) e ossidi di zolfo (principalmente SO2). Anche gas acidi come per esempio l’HCl possono essere emessi. CO e idrocarburi, comprendenti composti organici volatili (VOC) e idrocarburi aromatici policiclici (IPA) sono prodotti da combustione incompleta. Anche l’emissione di microinquinanti organici clorurati come le policlorodibenzo-p-diossine , i policlorodibenzofurani (PCDD/F) e i policlorobifenili (PCB) sono meno importanti poichè se pur molto tossici e persistenti sono presenti a concentrazioni infinitesime confrontate con le concentrazioni degli altri inquinanti organici. Nella tabella di seguito vengono riportati i dati di monitoraggio delle concentrazioni degli inquinanti emissioni dalla combustione delle tre biomasse testate:
BiomassapgTEQ/Nm3 PCDD/F
rif. 11% O2
Polveri [mg/Nm3] rif. 11% O2mg/Nm3
IPA tot
pgTEQ/Nm3 PCB
rif. 11% O2
Monossido di carbonio (mg/m3)Ossidi di azoto (mg/m3)Ossidi di zolfo (mg/m3)
Cippato di leccio27010,80,81226070<20
Pellet di vite69015,31,726518051<20
Pellet di olivo11012,72,571313081<20

ph. courtesy of: condominioweb

I piccoli impianti di combustione (≤1MW) alimentati con le più svariate tipologie di biomassa possono potenzialmente soddisfare il fabbisogno energetico di piccole comunità o interi villaggi, che vivono in aree con abbondante disponibilità di biomassa destinabile all’ottenimento di combustibili bioenergetici. Piccoli sistemi modulari da 5 kW a 1 MW potrebbero rappresentare soluzioni ottimali per le piccole comunità o interi villaggi. La produzione di elettricità ha un’efficienza del 20-25%, e possono essere integrati in cogenerazione. L’ impianto di combustione realizzato è un generatore di aria calda della potenza di 80KW. La sperimentazione è stata eseguita testando tre diverse biomasse costituite da cippato di leccio, pellet da vite e pellet da olivo. Al fine di evitare transitori, è stata ottimizzata la portata della biomassa in ingresso per ottenere una temperatura in caldaia di circa (85 ± 5) °C. Ciò è stato fatto per le tre diverse biomasse, constatando che la portata media di biomassa ottimale era per tutte e tre le essenze di 20 Kg/h. L’immissione di aria è stata impostata in modo da ottenere una concentrazione di ossigeno in emissione di circa il 10%.

Work Package

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Raccolta delle informazioni sulla disponibilità di biomasse.
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Analisi delle filiere biomassa-calore e biomassa-energia.
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Individuazione dei siti di dislocazione degli impianti.
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Analisi dello scenario energetico.
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Analisi degli scenari di qualità dell’aria.
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Installazione di tecnologie di monitoraggio dell’inquinamento.
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Progettazione Impianto di biomasse sul territorio della Provincia di Rieti ed installazione impianto.
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Coordinamento dell’attività e diffusione del progetto.

I numeri

80%

60 amministrazioni coinvolte

75%

70 giornate dedicate al monitoraggio della qualità dell’aria

90%

6 pubblicazioni tra riviste ed atti a convegno

L’approccio adottato nel corso del progetto di ricerca ha previsto lo studio dell’intera filiera legno/calore e legno/energia, dalla raccolta al fruitore finale. Durante l’implementazione delle varie attività sono state quindi raccolte informazioni sulla disponibilità di biomassa legnosa in termini di produttività, dislocazione territoriale, aspetti logistici e potenziali end-users, coinvolgendo tutte le principali amministrazioni del territorio reatino. Come risultato, è stato possibile procedere ad una mappatura del territorio studiato per poter valutare i punti ottimali di raccolta della biomassa per la successiva valorizzazione energetica. L’intero dataset è ora fruibile tramite il web GIS realizzato durante il progetto. Contemporaneamente, è stato monitorato lo stato di qualità dell’aria nell’area di Leonessa: sulla base delle informazioni raccolte, sono stati sviluppati vari scenari in funzione degli interventi apportati, al fine di valutare gli impatti e i benefici ambientali e socio-economici. I risultati ottenuti sono stati divulgati in modo da favorire la replicabilità delle metodologie sviluppate, tramite pubblicazioni su riviste peer-reviewed e in convegni internazionali.

Team di progetto

Francesco Petracchini
Francesco Petracchini
Lucia Paciucci
Lucia Paciucci
Ettore Guerriero
Ettore Guerriero
Valerio Paolini
Valerio Paolini
Alessandro Bencini
Alessandro Bencini