Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/2067/2797
Title: Short rotation coppice di pioppo da biomassa per la produzione di energia: bilancio dei gas serra del cambio di uso del suolo. Un caso di studio in Italia Centrale
Other Titles: Poplar short rotation coppice for production of energy: green-house gas balance of a land use change. A case study in central Italy
Authors: Sabbatini, Simone
Keywords: SRC di pioppo;Bilancio di gas serra;Cambio di uso del suolo;Riscaldamento globale;Eddy covariance;Poplar SRC;GHG budget;Land use change;Global warming;AGR/05
Issue Date: 24-Jun-2014
Publisher: Università degli studi della Tuscia - Viterbo
Series/Report no.: Tesi di dottorato di ricerca. 26. ciclo
Abstract: 
Una delle principali strategie ideate dalla Commissione Europea (Direttiva 2009/28/CE) per la riduzione dei gas a effetto serra (GHG) è il passaggio graduale dai combustibili fossili alle fonti energetiche rinnovabili. Gli energy crops, vale a dire coltivazioni per la produzione di bio-energia, come le short rotation coppice di pioppo (SRC) svolgono un ruolo importante in questo senso. Un credito di GHG per la sostituzione di combustibili fossili va di pari passo con: 1. flussi biogenici da e verso le coltivazioni; 2. emissioni dovute alle operazioni colturali; 3. conseguenze del cambio di uso del suolo (LUC) in termini di mancato sequestro/emissione di gas serra e di cambiamento nel contenuto di carbonio organico nel suolo (SOC).
La sostenibilità di un tale LUC da un sito di riferimento (REF), ovvero una rotazione tra pascolo a trifoglio e grano invernale, ad una SRC di pioppo è stata indagata per mezzo di un esperimento svolto a Viterbo, al fine di confrontare i bilanci di GHG dei due sistemi. In entrambi i siti misure eddy covariance (EC) sono state combinate a campagne con camerette e ad un approccio LCA per calcolare, rispettivamente: lo scambio netto dell'ecosistema (NEE); flussi di N2O e CH4 da e verso il suolo; le emissioni dovute alle diverse operazioni colturali. Inoltre, analisi del suolo sono state effettuate per calcolare il differente contenuto di SOC, includendo anche una seconda SRC situata nello stesso tipo di terreno e di tre anni più vecchia, per costruire una regressione lineare e valutare il SOC perso alla piantagione. Tutti i contributi sono stati cumulati nel corso di un periodo di 24 mesi, corrispondente ad un ciclo colturale per entrambi i sistemi, ed inseriti nel bilancio considerando il loro potenziale di riscaldamento globale (GWP). Le emissioni e gli assorbimenti mancati (foregone), rappresentati dal saldo netto di REF, sono stati inclusi nel bilancio di SRC, e il carbon offset è stato stimato assumendo che il cippato di pioppo vada a dislocare la stessa quantità di energia da gas naturale: l'energia contenuta nella biomassa è stata stimata sulla base della resa della SRC e della densità energetica del pioppo, e il risparmio di emissioni ottenuto utilizzando un apposito fattore di emissione del gas naturale. L'idoneità e la sostenibilità sono quindi state valutate confrontando i bilanci dei due siti.
NEE era il contributo più importante per entrambi i sistemi, mentre i flussi di CH4 e N2O erano trascurabili. Nei 24 mesi SRC ha avuto un NEE di -3512 ± 224 gCO2 m-2, contro -1838 ± 107 gCO2 m-2 di REF. Le operazioni colturali pesavano circa il 5% su entrambi i bilanci. Il bilancio netto per il sito di riferimento assommava a -1631 ± 113 gCO2eq m-2. Il peso della perdita di SOC è risultato pari a 455 ± 524 gCO2eq m-2. La biomassa epigea di SRC è stata stimata pari a 623 ± 93 g m-2, con un offset di gas serra di 674 ± 313 gCO2 m-2. Il GHG budget di SRC era quindi pari a -1990 ± 717 gCO2eq m-2, stando a significare che esso ha accumulato 359 ± 726 gCO2eq m-2 in più rispetto a REF. In conclusione le emissioni dovute al LUC hanno in buona parte controbilanciato i vantaggi in termini di gas serra della SRC, portando i due bilanci prossimi alla parità.

An important strategy conceived by the European Commission (Directive 2009/28/CE) for the reduction of greenhouse gas (GHG) emissions is transition from fossil to renewable energy sources. Energy crops, i.e. cultivations for production of bio-energy as poplar short rotation coppice (SRC) play a major role in this purpose. Credits of GHG for the substitution of fossil fuels go along with: 1. biogenic fluxes to and from the field; 2. emissions from farming operations, and 3. consequences due to the land use change (LUC) in terms of foregone sequestration/emission of GHG and soil organic carbon (SOC) changes.
The suitability of a LUC from a reference site (REF), to be more precise a rotation between clover grassland and winter wheat, to a poplar SRC was investigated by means of an experiment set up in Viterbo, Italy, aiming to compare the GHG budgets of the two systems. In both sites eddy covariance (EC) measurements were coupled to chamber campaigns and an LCA approach as to calculate the net ecosystem exchange (NEE), N2O and CH4 fluxes to and from soil, and emissions due to different farming operations, respectively. Furthermore, soil analyses were carried out to calculate the difference in SOC content, including a second SRC located in the same soil type and being three years older, as to construct a linear regression and assess the SOC lost at the plantation. All the contributions were cumulated over a 24-month period, corresponding to a cultivation cycle for both the systems, and inserted in the budget considering their global warming potential (GWP). The foregone contribution, represented by the net balance of REF, was included in the SRC budget, and carbon offsets were estimated assuming that the poplar chips displaced an equal amount of energy from natural gas: energy contained in the wooden biomass was estimated on the basis of SRC yield and poplar energy density, and the emissions saved were obtained using the carbon intensity of natural gas. The suitability was then assessed comparing the budgets of the two sites.
NEE was the most important contribution for both the systems, while CH4 and N2O fluxes were negligible. In the 24 months SRC resulted in a NEE of -3512 ± 224 gCO2 m-2, against -1838 ± 107 gCO2 m-2 of REF. Farming operations weighed around 5% on both the total budgets. The net balance for the reference site summed to -1631 ± 113 gCO2eq m-2. The weight of SOC loss was 455 ± 524 gCO2eq m-2. The dry aboveground biomass of SRC was estimated to be 623 ± 93 g m-2, with a GHG offsets of 674 ± 313 gCO2 m-2. The GHG budget of the SRC was then -1990 ± 717 gCO2eq m-2, meaning that it accumulated 359 ± 726 gCO2eq m-2 more than the REF. Thus, emissions due to the LUC counterbalanced in a big part the benefits of the SRC in terms of GHG.
Description: 
Dottorato di ricerca in Ecologia forestale
URI: http://hdl.handle.net/2067/2797
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