Transizione al farmer empowerment con l’ausilio di tecnologie biomimetiche.

Dopo aver introdotto il concetto di “Gas farm” e “Nutrient farm” nell’articolo “Gas farm e Nutrient farm: due concetti da approfondire – Parte Prima“, ci concentriamo in particolare sul biogas.

Qualsiasi sistema vivente, da un minuscolo virus ad un agro-ecosistema complesso, esiste in ragione del fatto che si auto-organizza espellendo disordine (entropia) all’esterno e mantenendo l’omeostasi o l‘omeoresi interne in forma ordinata con l’ausilio di energia captata dall’esterno. Non tutta l’energia in ingresso viene utilizzata per mantenere organizzato il sistema, ma una parte consistente viene dissipata come entropia (penalità energetica).

In questo modo la disponibilità di energia netta capace di sostenere sistemi molto organizzati dovrà essere assicurata da un surplus di energia che gli ecologi olistici chiamano energia sussidiaria o ausiliaria. Negli agro-ecosistemi intensivi industriali ad elevata produttività netta, il flusso di energia sussidiaria è tipicamente garantito dai combustibili fossili tanto da sostenere lecitamente che il cibo sia in buona parte petrolio. Altrettanta attenzione va posta al fatto che l’efficienza energetica di un ecosistema dipende non solo dalla quantità di energia ma anche dalla sua qualità, ovvero dalla sua capacità di compiere un lavoro o un servizio (concetto di energia incorporata o eMergia).

E’ intuitivo che, a parità di contenuto energetico, l’energia solare è assai meno capace dell’energia potenziale chimica che risiede nel carbon fossile, nel petrolio o in una deiezione animale di produrre un risultato utile (come, ad es. far muovere un’automobile o accendere una lampadina). In altri termini, le forme di energia più lontane termodinamicamente dalla luce solare hanno potenziali di lavoro superiori (quindi maggiore eMergia) perché sono più concentrate e di migliore qualità. L’eMergia viene talvolta appropriatamente considerata come energia incorporata (embedded energy) o “memoria di energia” perché racchiude in sé, accumulandoli e potenziandoli, tutti gli step energetici nella catena trofico-energetica precedenti a partire da quello della irradiazione solare.

Questa premessa è importante perché ci fa capire che:

  • gli agro-ecosistemi moderni hanno un enorme bisogno di energia sussidiaria esterna che li rende dipendenti (o addirittura parassiti) rispetto ad altre classi di ecosistemi producendo inquinamento,
  • all’interno degli agro-ecosistemi esiste la possibilità di valorizzare materiali che da un lato sono il prodotto della dissipazione entropica (rifiuti) ma che dall’altro rappresentano fonti di energia di elevata qualità (elevata eMergia). Tali materiali sono essenzialmente le deiezioni zootecniche e tutti gli scarti organici caratterizzati dall’esistenza di energia potenziale latente racchiusa nei legami chimici (principalmente C-C e C-H).

La cosa sorprendente è che in un sistema agro-zootecnico l’energia non è più un’entità lineare dissipativa ma riesce in un certo senso a circolarizzarsi grazie al recupero della quota energetica contenuta nei materiali di scarto organici.

Il recupero dell’energia negli agro-ecosistemi è quindi strategico per accrescerne la sostenibilità. In questo contesto il processo principe è sicuramente il biogas in quanto antichissimo dal punto di vista evolutivo e perfettamente ottimizzato da milioni di anni di operatività.

Il biogas non è solo un processo antichissimo dal punto di vista biologico ma anche storico. Dell’uso del biogas derivante dalle deiezioni umane ci sono tracce in ambito cinese. All’epoca della dinastia Han nel II sec a.C. lo sfruttamento avveniva nei cosidetti “pozzi del fuoco” diffusi fino alla fine del XX sec. nel Lingqiong, Gongjin e altri località dell’antico stato dello Shu (oggi corrispondente alla Provincia del Sichuan). In questa antesignana forma di sfruttamento umano del biogas venivano usate canne di bambù per estrarre il gas che poi veniva impiegato per la cottura dei cibi, l’illuminazione e addirittura per pratiche proto-industriali come la fusione del ferro e la raffinazione del sale.

Preso atto della centralità e dell’importanza per gli agro-ecosistemi umani di un processo garantito da “Madre Natura” quale la biogasificazione, passiamo alla descrizione di una nuova proposta tecnologica inspirata alle modalità digestive utilizzate dai ruminanti che possa superare i limiti intrinseci nei sistemi tradizionali CSTR monogastrici.

Nei laboratori della Sereco Biotest è stato ideato e sviluppato un reattore innovativo DA basato sullo schema ABR-Anaerobic Buffled Reactor che permette di rendere economicamente competitivi impianti di piccola scala.

Sebbene, fino ad alcuni anni fa, la digestione anaerobica (DA) di piccole quantità di rifiuti organici e alimentari fosse considerata non redditizia, si sta oggi assistendo attualmente ad una sua crescita attraverso l’attuazione di un nuovo modello di produzione di biogas basato su impianti di digestione a piccola scala (c.d. digestione su microscala o MAD Micro Anaerobic Digestion). Alla fine del 2016, in Europa erano in funzione 130 impianti di digestione anaerobica MAD. Più piccole, meno costose, autosufficienti in termini di approvvigionamenti di biomassa, queste unità produttive stanno attirando l’interesse non solo degli agricoltori, ma anche di investitori green (ESG) con l’intento di sviluppare nuove fonti di energia pulita.

In Italia la regolamentazione dell’accesso agli incentivi per la produzione di energia elettrica da biogas si è fortemente orientata nel concedere la premialità ad impianti di piccola taglia, con potenza elettrica installata < 300Kwe (L.145/2018). Addirittura per gli impianti con potenza elettrica installata < 100Kwe è previsto l’accesso diretto agli incentivi gestiti dal GSE senza l’obbligo di iscrizione allo specifico registro per l’assegnazione del contingente di potenza disponibile, con una notevole semplificazione procedurale.

Un altro elemento normativo che avvalora la necessità di cercare soluzioni di piccola scala per le aziende agro-zootecniche è il fatto che l’incentivo è concesso a quegli impianti di produzione di biogas “facenti parte del ciclo produttivo di una impresa agricola, di allevamento la cui alimentazione deriva per almeno l’80% da reflui e materie derivanti dalle aziende agricole realizzatrici” (Art. 1, c.954 L. n.145/2018). In altri termini, il Legislatore ha tracciato con grande chiarezza la strada della promozione e incentivazione di modalità di generazione energetica distribuite, circolari (ovvero da materiali di scarto) e su scala aziendale. Questo trend non è solo italiano ma è in atto su scala globale.

Nel prossimo articolo approfondiremo i mini reattori per la produzione di biogas su piccola scala.

Ogni cosa che puoi immaginare la Natura l’ha già creata Albert Einstein

 

 

Autori

Luca Poletti – Biologo
Roberto Poletti – Agronomo

Sereco Biotest Studi e Ricerche Ambientali, Via Balbo 7, Perugia.