Il fabbisogno energetico della cantina: uso dei sarmenti e sostenibilità ambientale

La gestione dei sarmenti di vite può avvenire secondo due differenti metodiche, valutabili in relazione agli impatti ambientali calcolati con l'analisi del ciclo di vita (Life Cycle Assessment). Un'attività di ricerca realizzata presso una cantina sociale dell'Oltrepò pavese, che lavora l'uva prodotta in un comprensorio di circa 600 ettari, ha consentito di mettere a confronto le differenti metodiche e di valutarne i risultati

Oltre ad aspetti positivi e ad indubbie opportunità, come la gestione virtuosa di matrici “secondarie”, la diversificazione del reddito e la riduzione della dipendenza dai combustibili fossili, lo sviluppo delle filiere agroenergetiche comporta tuttora alcune problematiche da risolvere, come ad esempio le autorizzazioni normative, la necessità di competenze specifiche, ecc.

Nel caso della viticoltura, i residui di potatura della vite costituiscono solitamente un problema, non foss’altro per il costo che la loro gestione rappresenta nell’ambito del bilancio economico dell’azienda viti-vinicola. Peraltro, la loro valorizzazione a fini energetici rappresenta un’opportunità di diversificazione delle fonti di reddito e di abbattimento dei costi di produzione dell’uva, qualora l’energia prodotta possa essere sfruttata direttamente nel processo di vinificazione.

La gestione tradizionale dei residui prevede la trinciatura e il successivo interramento, in modo da aumentare il contenuto di sostanza organica del terreno; in alternativa, la biomassa viene accumulata sulle capezzagne dell’appezzamento e poi bruciata, soluzione quest’ultima ormai quasi dovunque vietata, per ridurre l’impatto altamente inquinante sulla qualità dell’aria. Viceversa, la trinciatura e l’interramento possono creare problemi dal punto di vista fitosanitario, perché nei residui di potatura svernano alcuni patogeni/parassiti, che possono diventare fonte d’infezione.

In tale scenario, negli ultimi anni numerosi studi hanno affrontato il tema della valorizzazione energetica dei sarmenti di vite, soprattutto da un punto di vista tecnico ed economico, considerando la combustione diretta o la gassificazione, a partire dal prodotto confezionato in piccole balle cilindriche, oppure dal cippato o ancora dal pellet.

In genere la biomassa raccolta ha una qualità medio-bassa, soprattutto a causa del contenuto non trascurabile di inerti e/o ceneri, e viene bruciata in dispositivi di potenza termica inferiore a 150 kW, per la produzione di calore da destinare a utenze domestiche, oppure in gassificatori o impianti di maggiori dimensioni, per la cogenerazione di elettricità e calore. Ad oggi, le esperienze di trigenerazione e/o di generazione combinata di caldo e “freddo” sono limitate, sebbene nel corso della vinificazione la necessità di “freddo” non sia trascurabile, soprattutto per l’abbattimento della temperatura del mosto di uve bianche, la stabilizzazione tartarica, ecc.

In ogni caso, insieme alle valutazioni di fattibilità tecnica ed economica devono essere esaminati attentamente anche gli aspetti ambientali, per la crescente attenzione data dal consumatore (e, di conseguenza, dal decisore pubblico) circa la sostenibilità delle diverse soluzioni.

 

Gli scenari di gestione

Con riferimento ad una cantina sociale dell’Oltrepò pavese, che lavora l’uva prodotta in un comprensorio di circa 600 ha, sono stati studiati due scenari alternativi di gestione dei residui di potatura della vite.

Attualmente la cantina consuma 56.400 kWh/anno di energia termica e soddisfa il proprio “fabbisogno in freddo” con un gruppo frigorifero a compressione, che funziona 1100 h/anno ed è caratterizzato da un COP (Coefficient Of Performance) pari a 3, con una potenza elettrica di 50 kW (150 kW di potenza frigorifera).

Il primo scenario considerato è quello tradizionale, con la trinciatura e la successiva incorporazione dei sarmenti nel terreno. Non essendoci alcuna valorizzazione energetica della biomassa, tutto il fabbisogno della cantina è soddisfatto con la combustione di gas naturale per il fabbisogno di energia termica e con energia elettrica proveniente dalla rete nazionale per quanto riguarda la refrigerazione, garantita con un gruppo frigorifero convenzionale.

Viceversa, nel secondo scenario i residui vengono raccolti con una trinciacaricatrice, e il cippato prodotto alimenta una caldaia a biomassa, situata nei pressi della cantina. Il calore prodotto va in parte a provvedere ai fabbisogni termici della cantina e in parte ad alimentare un gruppo frigorifero ad assorbimento, in cui si sfrutta il calore di dissoluzione di un soluto (ammoniaca) in un solvente (acqua), ciclicamente concentrato e diluito. In questo caso, pur con una gestione in campo dei sarmenti più articolata, è possibile far fronte a parte dei fabbisogni energetici della cantina, evitando il consumo di combustibili fossili.

La Tabella 1 riporta la caratteristiche delle macchine operatrici impiegate nei due scenari: oltreché sulla loro massa, per la valutazione ambientale il valore “virtualmente” consumato per ognuna di esse è stato calcolato in base alla vita utile e all’impiego annuo. La Tabella 2 illustra invece i valori dei principali parametri considerati per la stima dell’energia termica prodotta dalla combustione dei sarmenti nella caldaia a biomassa, e dell’energia termica sottratta (il “freddo prodotto”) dal gruppo frigorifero ad assorbimento (GFA). La potenza termica necessaria perché il GFA generi la stessa potenza frigorifera del classico frigorifero a compressione è pari a circa 215 kW e può essere calcolata considerando la potenza necessaria (150 kW) e l’Indice di Efficienza Frigorifera del dispositivo (parametro che indica quanta energia termica viene asportata consumando 1 kWh di calore). Per la generazione del calore necessario al funzionamento del GFA occorrono quindi 82 t/anno di sarmenti cippati, che possono essere ottenuti da 43,2 ha di vigneto, mentre per soddisfare i fabbisogni termici è necessario il sottoprodotto che è possibile raccogliere su ulteriori 10,3 ha. La superficie totale necessaria diventa quindi di circa 54 ha, corrispondenti al 9% dei vigneti che conferiscono l’uva alla cantina.

 

La valutazione dell’impatto ambientale

La valutazione dell’impatto ambientale è stata condotta secondo il metodo di analisi del ciclo di vita (LCA, Life Cycle Assessment). Codificato da specifiche norme (ISO 14040 e 14044), l’LCA risulta essere il metodo maggiormente adottato per le valutazioni ambientali; seppur originariamente sviluppato per lo studio dei processi industriali, viene sempre più spesso applicato anche ai sistemi agricoli e forestali. L’approccio LCA consente di valutare differenti aspetti ambientali: in questo caso sono stati considerati il riscaldamento globale, la formazione di polveri sottili, l’acidificazione del terreno, l’eutrofizzazione delle acque dolci e il consumo di risorse minerali e fossili.

Considerando che i diversi effetti ambientali sono quantificabili con unità di misura diverse, il confronto è solitamente effettuato ponendo pari a 100 l’impatto o il beneficio ambientale più alto, con l’altro calcolato in proporzione. Se i valori sono positivi, si ha un effetto negativo sull’ambiente perché l’impatto legato all’emissione di inquinanti e al consumo di fattori produttivi supera i benefici derivanti dalla sostituzione dei consumi di energia di origine fossile della cantina; se, viceversa, si hanno valori inferiori a zero, si verifica un beneficio per l’ambiente.

Ad esempio, per il riscaldamento globale lo scenario base causa un impatto sull’ambiente mentre quello alternativo comporta un notevole beneficio. Per la formazione di polveri sottili entrambi gli scenari danneggiano l’ambiente (i valori sono positivi), ma l’impatto dello scenario base, rispetto a quello alternativo, è inferiore di ben il 97%.

Lo scenario alternativo presenta i migliori risultati per il riscaldamento globale, l’acidificazione del terreno e l’eutrofizzazione delle acque dolci mentre, principalmente a causa delle emissioni di inquinanti presenti nei fumi della caldaia a biomassa, comporta un impatto più alto per la formazione di polveri sottili e di smog. Per quanto riguarda il consumo di risorse minerali e fossili il maggior impatto dello scenario alternativo è dovuto alla costruzione della caldaia a biomassa e del gruppo frigorifero ad assorbimento.

La valorizzazione dei sarmenti è sicuramente una soluzione interessante in grado di diversificare le fonti di reddito e /o di ridurre i costi di produzione, valorizzando un sottoprodotto in un regime di economia circolare. Ciononostante, da un punto di vista ambientale la soluzione, che prevede la loro combustione in dispositivi di piccola taglia non dotati di evoluti sistemi di abbattimento delle emissioni, può comportare un aumento degli impatti, soprattutto in relazione all’emissione di poveri sottili.