Valutazione della sostenibilità di una filiera agricola = Environmental sustainability assessment of an agricultural supply chain

L’obiettivo del lavoro consiste nella valutazione dell’impatto ambientale di cinque scenari di conversione della frazione organica dei rifiuti solidi urbani (FORSU) e letame in ammendanti e bio-energia. I cinque scenari analizzati includono 1) il processo di pirolisi lenta, 2) il processo di digestione anaerobica in mesofilia e termofilia, 3) il processo di digestione anaerobica in mesofilia e termofilia seguito da pirolisi, 4) il processo di digestione anaerobica in mesofilia e termofilia con aggiunta di due dosi di biochar (5 e 10 g/L) e 5) il processo di compostaggio. La valutazione è stata condotta mediante la metodologia del Life Cycle Assessment (LCA) in accordo con le ISO 14040-44, mediante l’utilizzo del software SimaPro 9.5.0.2, database Ecoinvent 9.5 e applicando i metodi ReCiPe 2016 Midpoint (H) and Endpoint (H), Cumulative Energy Demand e IPCC 2021 GWP100. Per la prima parte di studio (from grave to gate) l’unità funzionale scelta è stata la quantità di FORSU e letame alimentata al processo, rispettivamente pari a 52.31 t/d e 11.77 t/d per un totale di 64.08 t/d. Per la seconda parte di studio (from gate to gate) l’unità funzionale scelta è stata l’applicazione annuale di 340 kg di azoto per ettaro, corrispondente a un’applicazione giornaliera di 0.932 kg di azoto. Dalla prima parte di studio è emerso che il recupero energetico derivante dall’impianto di cogenerazione consente una riduzione dell’impatto complessivo sulla categoria cambiamento climatico. In particolare, la performance della digestione anaerobica in condizioni termofile consente di ottenere un impatto minore sulla categoria (-5549 kg CO2 eq) rispetto alla digestione in condizioni mesofile (-3254.4 kg CO2 eq). Invece, il processo di compostaggio risulta il più impattante (7266 kg CO2 eq), con il contributo maggiore relativo alla fase di bio-ossidazione accelerata (4316.15 kg CO2 eq). Il punto critico della sezione di pretrattamento della FORSU è la fase di stoccaggio, con un impatto intorno al 50% rispetto all’impatto di tutte le fasi analizzate in questa sezione. Considerando la categoria water consumption, invece, il solo processo di digestione anaerobica comporta un notevole consumo d’acqua. Per questo motivo, accoppiare il processo di digestione con quello di pirolisi risulta vantaggioso grazie alla presenza della centrifuga. Dalla seconda parte di studio è emerso che l’utilizzo di biochar come ammendante risulta essere il più svantaggioso per quanto riguarda la categoria cambiamento climatico (50.5 kg CO2 eq). In due scenari analizzati si hanno impatti negativi grazie ai prodotti evitati negli scenari in questione. In particolare, il risultato migliore si ottiene con il digestato ottenuto da digestione in condizioni termofile con aggiunta di una dose di 5 g/L di biochar (-35.3 kg CO2 eq). L’impiego di urea come fertilizzante sintetico ha un impatto sulla categoria considerata circa in linea con gli altri ammendanti analizzati (25.8 kg CO2 eq). Sui risultati influisce in maniera significativa la distanza di trasporto dall’impianto di produzione al campo e sulla modalità di trasporto scelta. L’applicazione in campo di ammendanti organici ha un contributo pari a 5.36 kg CO2 eq, legato alle emissioni di N2O. L’utilizzo di ammendanti ha un effetto non trascurabile su altre due categorie come terrestrial ecotoxicity e human non-carginogenic toxicity.