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Titolo: Olio di palma e la massima conversione agricola in energia

Vediamo cosa ci dicono dalla parte sostenitrice:
 
http://www.researchgate.net/publication/222838459_Full_chain_energy_analysis_of_biodiesel_production_from_palm_oil_in_Thailand
 
 
"Full chain energy analysis of biodiesel production from palm oil in Thailand"
 
pubblicato sul numero di novembre 2009 di Applied Energy
 
http://www.journals.elsevier.com/applied-energy/
 
 
Sono poche pagine, ma approfondite, un esame completo del ciclo energetico
del biodiesel prodotto con palma da olio. C'e' anche un breve paragone
con alternative energetiche agricole.
 
Nella premessa potete leggere che l'analisi e' stata invogliata dalla
decisione del governo della Thailandia di produrre una parte del gasolio
usato nel settore trasporti nella Thailandia, a partire dai frutti della
palma da olio. L'obbiettivo declamato e' di 8,5 milioni di litre AL GIORNO
di biogasolio originato dalla palma da olio. Il nome chimico del
biogasolio (o biodiesel, per chi scimmiotta le lingue estere) e'
palm oil methyl ester, abbreviato in PME.
Il PME risulta essere particolarmente saturato (minore numero di doppi
legami carbonio) rispetto ad altri biogasolio: questo significa una alta
qualita' di accensione. Ma lo svantaggio e' che alla basse temperature
solidifica (diventa come il burro). Nei paesi a clima caldo, come la
fascia tropicale, ovviamente quest'ultimo fattore non e' un problema.
 
L'analisi, di tipo LCA, divide il ciclo in quattro fasi:
a) piantagione palme
b) produzione olio grezzo
c) produzione biogasolio (conversione)
d) trasporti per tutte le fasi
 
a) piantagione
nelle zone in cui si concentrano le piantagioni, il requisito idrico,
durante i 25 anni di vita utile della palma, e' soddisfatto piu' che
altro dalle acque piovane (chi aveva affermato che la pioggia non serve
all'agricoltura, citando un paese vicino alla Thailandia ?).
La pianta da palma inizia a fruttificare quando si avvicina ai 3 anni
dalla semina. La frequenza della raccolta dei frutti e' di circa 2-3
volte al mese (ogni 10-15 giorni).
Il rapporto di olio grezzo estratto sulla biomassa raccolta, in
Thailandia, e' intorno al 16%-17%.
La piantagione ha circa 21-22 alberi per "rai" (=1/6,25 ha -->0,16 ha
e sono 131-138 alberi per ettaro) e si ricavano 2,7-2,8 tonnellate
di frutti freschi per "rai" all'anno (17 tonnellate ha/anno).
Il raccolto e' prevalentemente manuale, ma e' necessario un minimo
di macchinari e di carburanti per gli autocarri.
Le piante giovani sono "mietute" con uno scalpello, quelle piu'
vecchie ed alte con una falce a mano lungo ed essendo manuale,
non si hanno consumi di carburante (pero' il mantenimento energetico
dei lavoratori ha un suo consumo ambientale ..., incluse le
emissioni di CO2 ...).
 
Le piantagioni vengono trattate con fertilizzanti (le alte produzioni
agricole implicano sempre la necessita' di fertilizzare), e sul campo
sono stati rilevati i seguenti consumi:
7,79 kg/tonnellata di frutto fresco per gli azotati
0,05 kg/t per fosfati e
14,41 kg/t per composti del potassio
E poi abbiamo gli erbicidi (che vi credevate ?), applicati una
media di 1-3 volte all'anno:
0,28 kg/t per glyfosfati
0,10 kg/t per paraquat
come rilevati sul campo delle piantagioni studiate.
I fattori di equivalenza energetica (i consumi per produzione e
trasporto) sono indicati in:
57,47 MJ/kg per azotati
7,04 MJ/kg per fosfati
6,85 MJ/kg per potassici
266,56 MJ/kg per glyfosfati e paraquat
 
Per la semina si consumano 168 kg/ettaro e sara' considerato un suo costo
energetico come 0,99 MJ/kg.
 
b) produzione
la resa di olio di palma grezzo e' risultata in 0,160-0,167 t/t di frutto
fresco. 1,073 t di olio grezzo poi rendono 1 t di olio raffinato. I
residui di fibra sono usati come combustibile per generare il vapore
utilizzato nel procedimento ed elettricita' all'interno dell'impianto
stesso di estrazione, coprendo circa il 97,6% dei consumi elettrici totali
dell'impianto. Il consumo di energia elettrica e' di 12,2-14,9 kW*h/t di
frutto fresco autoprodotta e 0,0-0,6 kW*h/t prelevata dalla rete elettrica per
la fase di estrazione di olio grezzo e di 1,17 kW*h/t di prodotto raffinato. 
 
c) conversione
Il processo di esterificazione ( 
https://it.wikipedia.org/wiki/Esterificazione
 )
utilizza metanolo (CH3OH) come alcool e idrossido di sodio (NaOH) o di
potassio (KOH) come catalizzatori, alla temperatura di 50-60 Celsius.
Si produce PME (il biogasolio) e glicerolo (utilizzabile in altri
settori, 
https://it.wikipedia.org/wiki/Glicerolo
 ).
Restano 0,18 kg di glicerolo per ogni kg di PME prodotto. Il consumo
elettrico e' di 0,03 kW*h/kg PME. L'energia necessaria nella produzione
di CH3OH e' presa come 30,29 MJ/kg e per la produzione di NaOH in
18,25 MJ/kg.
 
d) trasporti
In questo studio l'impianto di produzione e' adiacente alle piantagioni:
e' richiesto per evitare che il frutto fresco si inacidisca qualora i tempi
per arrivare alla estrazione superino le 24 ore. Nello studio hanno
considerato che l'impianto di raffinazione sia a fianco a quello di
produzione di olio di palma. Invece l'impianto di conversione viene
localizzata a Bangkok, nella parte centrale della Thailandia. Quindi:
- 56 km per il percorso medio avanti-indietro tra produzione olio e
piantagioni
- 1628 km per il percorso medio avanti-indietro tra l'impianto di
biogasolio e quelli di raffinazione dell'olio di palma
- 46 km per il percorso medio avanti-indietro tra la fabbrica ed il
punto di consumo del PME (insomma nella citta' di Bangkok ?)
Hanno considerato un consumo di 1 litro gasolio per 1,63 km percorsi
dagli autocarri pesanti e 41,84 MJ/kg di contenuto energetico del
gasolio in Thailandia.
L'elettricita' in Thailandia proviene per il 23,56% dalla lignite,
0,02% del petrolio, 76,42% dal gas naturale e l'equivalente di
energia primaria utilizzato e' di 9,9 MJ/kW*h (in altre parole
una efficienza di conversione di 3,6/9,9 = 36,4%, in linea con
quella europea).
 
Infine sono considerati 0,061-0,071 t di gusci e 0,050-0,059 t di
noccioli per ogni tonnellata di frutti freschi.
Il contenuto calorifico considerato per i vari prodotti e' di:
PME       38,07 MJ/kg (raffrontare con i 41,84 MJ/kg di quello fossile)
glicerolo 19 MJ/kg
noccioli  17 MJ/kg
gusci     18,46 MJ/kg
 
Mi pare che abbiano considerato tutto o quasi.
In calce allo studio trovate tutte le fonti da cui provengono i
numeri finora riportati.
 
Nel messaggio seguente, il riepilogo:
 

 Nel messaggio seguente, il riepilogo:
 
Per ogni kg di PME (biogasolio) abbiamo le seguenti immissioni:
 
Tutti i valori sono MJ/kg PME
-------------------------------------------
Fertilizzanti azotati                3.10
Fosfati P2O5                         0.0024
Potassici K2O                        0.68
Glifosfati                           0.52
Paraquat                             0.18
Sementi                              0.07
Gasolio per trasporto frutti freschi 2.89
-------------------------------------------
a) subtotale                         7.45
 
Estrazione olio grezzo 
-------------------------------------------
Elettricita'                         0.02
Gasolio per avviare la turbina       0.22
-------------------------------------------
b) subtotale                         0.24
 
Raffinazione olio 
-------------------------------------------
Elettricita'                         0.01
Gasolio per trasporto raffinato      2.06
-------------------------------------------
c) subtotale                         2.07
 
Conversione 
-------------------------------------------
MeOH (metanolo)                      5.45
NaOH (catalizzatore)                 0.18
Elettricita'                         0.30
Gasolio per trasporto PME            0.05
-------------------------------------------
d) subtotale                         5.98
 
Totale a + b + c + d                15.75
 
Nota: se fatte le somme, vi mancano un centesimo per a) e per il
totale, dovuti evidentemente ad arrotondamenti troncanti delle
valori elencati
 
Prodotto 
-------------------------------------------
PME                                 38.07
Glicerolo                            3.42
Noccioli                             6.36
Gusci                                8.45
-------------------------------------------
Totale energia contenuta            56.30
 
La differenza ci da' che il saldo energetico della produzione di
1 kg di biogasolio da palma e' da 15,75 MJ immessi e 56,30 MJ
in uscita, ovvero:   40,55 MJ/kg
 
Interessante osservare come quasi il 32% dell'energia richiesta
e' consumata per i vari trasporti (entro la Thailandia). Poi
abbiamo l'ovvio rapporto di un 34,6% dal metanolo ed un non
trascurabile 24% richiesto dai fertilizzanti. Anche gli
erbicidi si fanno notare con un 4,5%. Il resto fa tutti insieme
circa un 5%.
 
A livello di ettaro, la resta energetica netta, risulta in:
 
 55,51 GJ/ha del solo PME (biogasolio)
110,85 GJ/ha con inclusi tutti i co-prodotti
 
Abbiamo il seguente paragone con altre specie vegetali, resa
in olio:
 
olio di palma (PME)    2800 kg/ettaro
olio da cocco (CME)    2400 kg/ettaro
jatropha (JME)         1600 kg/ettaro
 
A livello di ettaro, abbiamo le rese nette:
 
 66,99 GJ/ha con inclusi tutti i co-prodotti per il cocco
 pero' ha un minore consumo di gasolio del PME
 
236 GJ/ha con inclusi tutti i co-prodotti per la jatropha
 
La jatropha pare interessante come resa energetica (notare
che nella minore esigenza, pero' salta fuori un 23% di
consumi energetici per l'irrigazione, un fattore tipico
per una coltivazione intensiva). Senza pero' considerare
i co-prodotti, il prodotto finale della jatropha in solo
carburante crolla ad un rapporto 1,42 rispetto al gasolio
immesso nel processo (verso, ad esempio, un rapporto 4,16
nel cocco oppure un rapporto 2,42 nella palma).
In altre parole, dal punto di vista della produzione di
biogasolio (e bioliquidi) la palma batte alla grande la
jatropha e marginalmente meglio del cocco.
 
Per quanto ci interessa in Italia, un ettaro di
coltivazione di olio da palma rende meno di
1500 kg/ettaro/anno di biogasolio
 
che si puo' considerare al netto di fertilizzanti e
tutti gli altri componenti qualora tutti i sottoprodotti
siano utilizzati nella localita' di produzione.
Ovviamente il trasporto in Italia sara' via mare (che ha
un costo energetico bassissimo per grossi trasporti).
 
La resa di olio raffinato (bioliquidi) e' invece di
2600 kg/ettaro (a partire da 2800 kg/ettaro di olio
grezzo).
 
La differenza sta nel fatto che per produrre biogasolio,
se da una parte abbiamo una aggiunta di metanolo,
dall'altra parte abbiamo anche un "dirottamento"
della massa come "glicerolo".
 
Troncando lo studio all'olio raffinato, dobbiamo solo
togliere circa 6 MJ/kg dal calcolo, e correggere i
dati per il rapporto 1500/2600 (ovvero si riduce
l'incidenza dei vari oneri per la maggior quantita'
del bioliquido rispetto al biogasolio).
 

 (a partire da 2800 kg/ettaro di olio grezzo).
 
Idem, in questo caso, per ogni 2600 kg/anno, sempre un ettaro
da qualche parte ci serve ...
 
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