Valutazione e analisi delle fasi della catena di sfruttamento delle biomasse residuali provenienti da colture arboree. Nuovi approcci per valutarne l’efficienza, la sostenibilità e la fattibilità
Author(s)
Palma, Adriano
Date Issued
February 6, 2024
Type
Doctoral Thesis
Abstract
Questa tesi di dottorato mira a identificare un modello pratico e replicabile in grado di sostenere le piccole e medie imprese agricole nel sud Italia. Il progetto si è concentrato principalmente sulla biomassa residua lignocellulosica derivante dalle attività di potatura in coltivazioni arboree tipiche italiane come ulivi, viti e agrumi. L'indagine si è incentrata sul recupero energetico e sulla valutazione dell'impatto ambientale, esplorando principalmente i processi di combustione e gassificazione. Nel corso di tre anni, sono stati studiati vari dispositivi di dimensioni e capacità diverse per la combustione, mentre è stato sviluppato e testato un prototipo per la gassificazione con diversi tipi di biomassa residuale. Tuttavia, in regioni con periodi prolungati di scarse precipitazioni, come il bacino del Mediterraneo, l'uso di caldaie e camini può influire negativamente sulla qualità dell'aria. Le informazioni e i dati raccolti hanno facilitato l'identificazione delle condizioni ottimali per le caldaie a biomassa. Un aspetto cruciale è stato la misurazione delle emissioni di macroinquinanti (NOx, CO, SO2), del particolato atmosferico (PM) e dei metalli. Presso il CREA-IT, è stata posta un'attenzione particolare alle pratiche di meccanizzazione per la raccolta, la preparazione del prodotto e la conversione dell'energia. Attualmente, poca attenzione è stata data allo sviluppo di metodi per comprendere il reale recupero energetico e l'impatto di vari tipi di biomassa residuale disponibili in un'area. Studiando la disponibilità della biomassa e i processi di conversione dell'energia, questa ricerca fornisce una base per valutare la predisposizione di un territorio allo sfruttamento delle risorse. Inoltre, valuta se tale sfruttamento è sostenibile e può essere integrato in un modello di economia circolare, contribuendo a ridurre la dipendenza dalle fonti di energia non rinnovabile.
Additional information
Dottorato di ricerca in Engineering for Energy and Environment
Sponsor(s)
This PhD thesis aims to identify a practical and replicable model capable of supporting small and medium-sized agricultural enterprises in southern Italy. The project primarily focused on lignocellulosic residual biomass derived from pruning activities in typical Italian arboreal cultivars such as olives, grapevines, and citrus. The investigation centered on energy recovery and environmental impact assessment, primarily exploring combustion and gasification processes. Over the course of three years, various devices of different sizes and capacities were studied for combustion, while a prototype for gasification was developed and tested with different types of residual biomass. However, in regions with extended periods of low precipitation, like the Mediterranean, the use of boilers and chimneys can adversely affect air quality. The collected information and data facilitated the identification of optimal conditions for biomass boilers. A critical aspect was measuring chimney emissions of macro pollutants (NOx, CO, SO2), atmospheric Particulate Matter (PM), and metals. Within CREA-IT, a focus has been placed on mechanization practices for harvesting, product preparation, and energy conversion. Nowadays, limited attention has been given to developing methods for understanding the actual energy recovery and impact of various types of residual biomass available in an area. By studying biomass availability and energy conversion processes, this research provides a foundation for gauging a territory's predisposition to resource exploitation. Moreover, it assesses whether such exploitation is sustainable and can be integrated into a circular economy model, contributing to a reduction in the reliance on nonrenewable energy sources.