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Efficienza energetica: la strada per innovare il sistema agricolo-alimentare

Efficienza energetica: la strada per innovare il sistema agricolo-alimentare

di Carlo Alberto Campiotti, Germina Giagnacovo, Arianna Latini, Matteo Scoccianti, Corinna Viola, ENEA

DOI 10.12910/EAI2016-025

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In Italia, il settore agricolo-alimentare, che include i comparti agricoltura, industria di trasformazione, distribuzione e servizi, ha un consumo finale di energia di 13,30 Mtep. Esaminati  i costi di energia diretta e indiretta del comparto agro-alimentare, vengono sottolineate le misure e le innovazioni tecnologiche disponibili per migliorare l’efficienza energetica e la sostenibilità ambientale del sistema agroalimentare

I beni alimentari rappresentano il settore più importante dell’industria manifatturiera nell’Unione Europea (UE), con una presenza di piccole e medie imprese di oltre il 90% distribuite soprattutto nel Sud dell’Europa. Soltanto l’1% delle aziende del settore, tuttavia, può essere catalogato come “grande impresa”. Nei 28 Paesi dell’Unione Europea, il sistema agricolo-alimentare (produzione primaria, trasformazione e distribuzione) ha raggiunto nel 2012 un fatturato complessivo che supera i 1.000 miliardi di € (RAEE - Rapporto Annuale Efficienza Energetica, 2015). Sotto il profilo energetico, in Europa, il settore dei beni alimentari contribuisce per il 26% ai consumi finali di energia. A livello globale, la FAO stima una quota superiore al 30%, basandosi però su dati spesso incerti e provenienti da fonti diverse. Infine, in Italia, i consumi di energia del sistema agricolo-alimentare rappresentano circa il 11,18% dei consumi totali (Tabella 1).

Tab. 1  Stime sui consumi di energia del sistema agricolo-alimentare

Sistema agricolo-alimentare

% del consumo totale di energia

Consumo energia finale

Fonte

Mondo

32%

95 EJ/anno *

 

FAO, Issue paper 2011
“Energy-smart food for People and climate”

 Europa-27

26%

285 Mtep

Elaborazione ENEA da JRC, Science and Policy, Report 2015

Italia

11,18%

13,30 Mtep

ENEA-UTEE, RAEE 2016

* 1 exajoule (EJ) = 1018 Joules

innaffiamento automaticoSotto l’aspetto delle emissioni di CO2, nel 2010, la Commissione Europea stima per la filiera agroalimentare in Europa (produzione, trasformazione, distribuzione, ristorazione, consumo domestico) circa 1.000 milioni di tCO2eq (EC, Preparatory study on food waste across EU 27. October (33), 2010). Nel sistema agricolo-alimentare, i consumi diretti di energia, che includono i combustibili per le serre e i trasporti, risultano pari a 4,95 Mtep, mentre i consumi indiretti, tra i quali il consumo di fitosanitari, fertilizzanti e materiali plastici, raggiungono i 8,35 Mtep, per un totale di 13,30 Mtep. Diversamente, il comparto agroindustria richiede ingenti quantità di energia, soprattutto calore ed energia elettrica per i processi di produzione, trasformazione, conservazione dei prodotti di origine animale e vegetale, funzionamento delle macchine e climatizzazione degli ambienti produttivi e di lavoro (RAEE, 2016).

 

Fig1 campiotti
Fig. 1 Consumi energetici della IVa gamma e dei surgelati in Europa - Fonte: ENEA su dati EUROSTAT 2013

Nell’ultimo decennio, la Grande Distribuzione Organizzata (GDO) si è affermata giocando un ruolo fondamentale nell’attuale modello di agroindustria energy intensive, sostenendo sia la diffusione dei beni alimentari che il miglioramento della sicurezza alimentare. Tuttavia, la GDO ha anche contribuito ad aumentare i costi energetici associati al settore primario e all’industria alimentare. La Tabella 2 riporta una stima dei costi energetici relativi al comparto della GDO in Europa.

Tab. 2  Consumi di energia della GDO in Europa
Fonte: AICARR 2015; RAEE 2015

50-60% dei consumi per energia elettrica

Energia per i prodotti refrigerati: 50-60 kWh/anno/m3

Energia per i prodotti congelati: 60-70 kWh/anno/m3

Consumo di energia: 500-1000 kWh/anno/m2

50-60% per refrigerazione

Media: 290 kWh/anno/m2

25% per luce

Nota: In Italia, dove sono state censite aree commerciali per la Grande Distribuzione Organizzata per 3.100 ha nel 2013, questo settore riporta un consumo annuale di energia elettrica pari a 4,5 Mtep

20% per condizionamento

5% per altri usi

Particolare attenzione si pone per la filiera dei prodotti di IVa (prodotti che non hanno subito trattamenti di trasformazione con impieghi di calore o freddo, ma sono puliti, tagliati, confezionati in vaschette e pronti al consumo) e di Va gamma (prodotti semilavorati che hanno subito un trattamento termico di cottura, successivamente confezionati sottovuoto o in atmosfera controllata), in quanto si collocano tra le filiere più energivore. La Figura 1 riporta i dati cumulati sulla diffusione e sui consumi energetici che caratterizzano l’industria europea della IVa gamma e degli ortaggi surgelati in Europa.

Una misura dell’efficienza energetica nelle filiere agroalimentari è rappresentata dal rapporto tra la quantità di energia ottenuta (ad esempio l’energia contenuta nel prodotto vegetale) e l’energia in ingresso (ossia la quantità di energia che viene utilizzata per il processo di coltivazione e/o il processo di produzione industriale). A tal proposito, la Tabella 3 mostra la forte sproporzione tra l’energia contenuta nei prodotti e l’energia utilizzata nel processo produttivo dei comparti della carne, delle produzioni vegetali, degli ortaggi di IVa gamma e dei surgelati. Particolarmente significativi sono i rapporti elevati nei comparti della carne (5:1) e delle produzioni in serra (20:1), soprattutto se confrontati con la coltivazione dei vegetali in campo che presentano un rapporto quasi pari a 1.

Tab. 3  Energia del prodotto ed energia immessa
Fonte: ENEA su dati ISTAT, 2013

Prodotti alimentari (consumi considerati)

Energia consumata   (kcal/kg)

Energia per kg di prodotto (kcal/kg)

Carne fresca (stalla, macellazione)

4.712

1.100,6

Carne surgelata (stalla, macellazione, refrigerazione)

7.007,8

1.100,6

Vegetali freschi in campo (fitosanitari, lavorazione terreno)a

187

206,3

Vegetali freschi in serra riscaldata (fitosanitari, combustibile)b

5.245,1

206,3

Ortaggi IVa gammac (produzione, lavorazione, trasformazione)

4.213,3

189,1

Ortaggi surgelati (produzione, lavorazione, trasformazione, refrigerazione)c

5.847

189,1

a2/anno. Il trasporto non è incluso

b2/anno. Il valore energetico medio è stato riferito a: lattuga, pomodoro, peperone, cetriolo, fragola. Il trasporto non è incluso

c Valore energetico medio di: lattuga, pomodoro, peperone, cetriolo. Il trasporto non è incluso

I valori energetici sono stati tratti dalle tabelle composizioni alimenti dell’INRAN (Istituto Nazionale di Ricerca per gli Alimenti e la Nutrizione)

Un ulteriore elemento di riflessione, da non sottovalutare nella prospettiva di favorire un uso più razionale dell’energia nel sistema agricolo-alimentare, è il fenomeno dello spreco di cibo. La FAO nel 2011 riportava per i Paesi industrializzati uno spreco medio di 95÷115 kg/anno/persona, soprattutto a livello di rivenditore e di consumatore, e uno spreco di 6÷11 kg/anno/persona per i Paesi in via di sviluppo, in particolare nelle fasi dopo raccolto e della lavorazione, data la scarsità di mezzi e tecnologie. Oltre che nelle filiere agroalimentari, gli sprechi caratterizzano anche il settore della pesca, dove l’UE ha calcolato che il 40÷60% di tutto il pescato sia ributtato in mare, mentre l’Environment Programme delle Nazioni Unite ha riportato che gli scarti totali annuali di pesce a livello mondiale ammontano a 30 milioni di tonnellate e che mediamente solo metà del pescato viene consumato (Tristram Stuard, 2009). Una tecnologia che di recente ha trovato una significativa considerazione da parte degli operatori delle imprese agroalimentari è la digestione anaerobica per la produzione di biogas attraverso l’impiego degli scarti agroalimentari. Studi della Regione Emilia-Romagna riportano che dagli scarti della lavorazione industriale provenienti delle produzioni agricole regionali (soprattutto mais, pomodoro, patate e leguminose) è associata una potenzialità di produzione di 11 milioni di m3 di biometano che equivalgono a circa 9 kWh/m3 (Segré, 2013).

Efficienza energetica per il settore agricoltura e l’industria agroalimentare

L’introduzione nei processi agroindustriali di tecnologie capaci di migliorare l’efficienza energetica del sistema agricolo-alimentare costituisce ormai una priorità rispetto alla necessità di aumentare la sostenibilità energetica ed ambientale del settore primario e dell’industria alimentare. Attraverso la partecipazione al progetto TESLA (Transfering Energy Save Laid on Agroindustry; www.teslaproject.org), l’ENEA ha individuato e proposto una serie di metodi e tecnologie innovative utili per migliorare l’efficienza energetica e diminuire gli impatti ambientali (Tabelle. 4 e 5). La Tabella 4 riporta alcune proposte ENEA per migliorare l’efficienza energetica del sistema agricolo-alimentare.

Tab. 4  Innovazione tecnologica per migliorare l’efficienza energetica

Tecnologia utilizzata

Aspersione con rotolone gigante

Batterie di ventilatori ad accensione sequenziale e restringimento meccanico della portata

Fattori che condizionano il consumo di energia

Alta pressione di esercizio (10-12 bar) e rendimento irriguo alla pianta superiore del 65 %

Velocità di funzionamento costante

Innovazione

Aspersione con pivot e ala piovana con pressione di esercizio di 2-3 bar; irrigazione a goccia

Regolatore di frequenza (inverter) e gestione automatica dell’impianto

Risparmio energetico

25%

40-70%

Costo investimento

medio

Medio-alto

Pay-back period (anni)

5

7

Tab. 5  Proposte per migliorare l’efficienza energetica nella filiera agroalimentare

Applicazione

Tecnologie alternative

Recupero flussi di calore

Scambiatori di calore per acque di scarico cicli di lavaggio e scarico

Scambiatori di calore per gas di scarico di essiccatori e caldaie a vapore

Recupero calore dalle condense del vapore

Recupero calore dell’aria degli ambienti di lavoro

Uso più razionale delle macchine di processo e di servizio

Utilizzo motori elettrici più efficienti

Utilizzo trasformatori elettrici più efficienti

Installazione inverter per motori elettrici

Controllo automatico/centralizzato delle utenze

Interventi sugli impianti (tecnologie sostenibili) e sulla struttura (contenimento termico)

Solar cooling per la climatizzazione

Tecnologie fotovoltaiche per la produzione di energia

Utilizzo di caldaie a biomassa per la climatizzazione

Coibentazione degli ambienti di stoccaggio e dell’impianto di distribuzione del calore

Miglioramento delle prestazioni energetiche dell’involucro edilizio

Installazione di energy management software negli ambienti di lavorazione, trasformazione e stoccaggio

Inoltre, occorre sottolineare che l’energia indiretta, in termini di fitosanitari e fertilizzanti per i processi agricoli, rappresenta una quota significativa dei consumi energetici per le filiere agroindustriali (la produzione di una tonnellata di azoto richiede in media il consumo di una tonnellata e mezzo di petrolio). Diversamente, per i fitosanitari (dati Istat stimano al 2014 un consumo di circa 30.000 t), si riportano in media intensità energetiche comprese tra i 18 e i 100 kWh/kg (Pagani e Vittuari, 2013). A questo proposito, appare sempre più importante l’impiego dei metodi e delle tecniche dell’agricoltura biologica che, oltre a favorire il risparmio di energia indiretta dovuta ai fitosanitari e ai fertilizzanti (il consumo di energia dell’agricoltura biologica è mediamente inferiore di un terzo rispetto all’agricoltura convenzionale), consente anche una maggiore qualità delle produzioni in termini di sicurezza alimentare e di sostenibilità ambientale (le aziende biologiche limitano fortemente l’uso di fitosanitari e fertilizzanti).

A tal proposito, nel Rapporto 2013, l’EFSA (European Food and Safety Authority) ha riportato che nell’1,6% dei prodotti ortofrutticoli analizzati sono risultate concentrazioni superiori ai livelli consentiti per alcuni determinati pesticidi. L’ISPRA, nel Rapporto nazionale pesticidi nelle acque del 2014 (dati 2011-2012), ha stimato che nelle acque superficiali sono stati trovati residui di pesticidi nel 55,5% dei 1.469 punti di prelievo. Ai fini del miglioramento dell’efficienza energetica nel sistema agricolo-alimentare si configurano di particolare importanza sia l’implementazione della norma ISO 50001:2011, che rappresenta il nuovo standard internazionale per la gestione dell’energia, sia l’applicazione di sistemi di gestione ambientale o certificazione EMAS, come sottolineato dal recente Decreto Legislativo 102/14, che ha recepito la Direttiva europea sull’efficienza energetica 27/EU/2014. Il decreto definisce le regole per migliorare l’efficienza energetica delle imprese e per implementare la norma ISO 50001 che ha sostituito la precedente EN 16001:2009.

Conclusioni

Il sistema agricolo-alimentare moderno, basato su un’organizzazione industriale del lavoro e sul modo di produrre e consumare il cibo, se da un lato ha contribuito al miglioramento delle condizioni socio-economiche e all’aumento della qualità e della sicurezza alimentare dei prodotti, da un altro lato, tuttavia, ha troppo spesso trascurato i costi energetici e gli impatti ambientali che risultano associati alla produzione e al mercato degli stessi beni alimentari. La Direttiva europea sull’efficienza energetica 27/EU/2014 responsabilizza le imprese e stimola i cittadini a una maggiore consapevolezza dei consumi di energia. Una maggiore attenzione per l’agricoltura biologica ai fini della diminuzione dei costi energetici e degli impatti ambientali e l’introduzione di innovazione tecnologica si pongono ormai come strategie prioritarie per il sistema agricolo-alimentare. L’ENEA contribuisce allo sviluppo dell’efficienza energetica fornendo un sostegno al meccanismo dei Certificati Bianchi e soprattutto con i controlli di conformità delle diagnosi energetiche di almeno il 3% sul totale (o 100% in caso di auditor interno all’azienda). La più ampia collaborazione tra istituzioni, agenzie, mondo scientifico e consumatori è fondamentale per rendere il sistema agricolo-alimentare meno energy intensive e più responsabile verso le risorse naturali di energia, aria, acqua e suolo.

 

Per saperne di più: carloalberto.campiotti@enea.it

 

BIBLIOGRAFIA
  1. Campiotti C., Scoccianti M., Viola C. 2014. Guida Operativa ENEA “Agricoltura” e per ottenere i Titoli di Efficienza Energetica. Collana Certificati Bianchi. (www.efficienzaenergetica.enea.it)
  2. Segrè A., Vittuari M., 2013. Il libro verde dello spreco in Italia: l’energia. Edizioni Ambiente
  3. RAEE 2015. Rapporto Annuale Efficienza Energetica. ENEA. ISBN: 978-888-286-317-3
  4. TESLA project “Transfering Energy save Laid on Agroindustry”. 2013-2016. www.teslaproject.org
  5. Tristram Stuart, 2009. Waste. Uncovering the global food scandal. Penguin Books Ltd.

 

 

 

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