La Lca degli impianti di digestione anaerobica. Seconda parte

Nella Prima parte abbiamo introdotto le caratteristiche generali della metodologia Lca, Life Cycle Assessment, strumento utilissimo per effettuare comparazioni fra tecnologie diverse, ma spesso abusato da gruppi politici o ideologici a scopo manipolatorio dell'opinione pubblica. In questo articolo andremo ad analizzare più nel dettaglio la limitazione principale della Lca: il principio fondamentale della logica.

Sappiamo che ipotesi false non possono portare a conclusioni vere e, come abbiamo visto nella Prima parte, ogni Lca si basa su due gruppi di ipotesi: il modello di calcolo e l'inventario di dati. Ogni programma di Lca ha il suo database e i dati non sempre sono estrapolabili ad ogni caso di studio specifico. Idealmente, i dati di Inventario del Ciclo di Vita (Lci) non dovrebbero provenire da un database generico bensì essere generati analiticamente nelle condizioni specifiche del progetto in studio, cosa che quasi nessuno fa per l'enorme impegno di ore di lavoro necessarie e per il dettaglio delle informazioni, che non sempre i fabbricanti dei componenti sono disposti a fornire. Con questi dati si passa alla fase di analisi degli impatti del ciclo di vita (Lcia, Life Cycle Impact Assessment) che serve a identificare e quantificare gli impatti ambientali.

L'obiettivo principale dell'Lcia è tradurre le informazioni quantitative dell'inventario in impatti ambientali comprensibili e comparabili. Perciò, i risultati si esprimono in unità "equivalenti", come vedremo in seguito. Abbiamo accennato nella Prima parte a come gli ideologi no biogas insistano sull'effetto serra e sulla tossicità degli impianti di digestione anaerobica, ma gli impatti ambientali sono suddivisi in diverse categorie che vediamo nel dettaglio di seguito.

Cambio climatico (Global Warming Potential, Gwp)

Misura l'impatto di un prodotto o di un processo in termini di emissioni di gas serra (GHG), come CO₂, metano (CH₄), ossidi di azoto (NO_x) e altri. Questo impatto è misurato in termini di Potenziale di Riscaldamento Globale (Gwp), che indica la quantità di riscaldamento globale causato dal rilascio di una determinata quantità di gas serra in un periodo specificato (solitamente cento anni, ma possono essere anche vent'anni o cinquanta anni).

Nel caso degli impianti di digestione anaerobica questo è uno dei parametri più abusati dai no biogas, sfruttando la crescente sensibilità del pubblico al problema del surriscaldamento planetario. È facile causare allarmismo puntando sul Gwp degli impianti di digestione anaerobica perché le perdite di metano sono quasi impossibili da rilevare con certezza e non c'è una norma che dica come misurarle (si veda il paragrafo dedicato alle emissioni fuggitive in questo articolo), quindi ciascuno può dire la sua e "dimostrarla" a suo modo.

Basta ipotizzare una piccola quantità di perdite di CH₄ per ingigantire il fattore Gwp. Da un lato è vero che il metano ha un potere di riscaldamento globale maggiore della CO₂, ma il fattore di equivalenza non è univoco. L'International Panel for Climate Change (Ipcc) considera una permanenza media di cento anni nell'atmosfera, con un fattore 25, cioè 1 tonnellata di CH₄ produce lo stesso effetto serra di 25 tonnellate di CO₂. Il Parlamento Europeo ha preso tale valore come riferimento per tutta la legislazione attuale, ma, in base a studi ulteriori, lo stesso Ipcc ha ridefinito un Gwp di 34 su cento anni e 86 su vent'anni (¹). Il fatto è che, in realtà, il CH₄ non si accumula in atmosfera per cento anni o vent'anni, la sua vita è di circa dodici anni, trasformandosi in CO₂ ma contribuendo anche alla formazione di O₃ troposferico, per cui il Gwp è fuorviante e l'indicatore più corretto da utilizzare sarebbe il Gwp* (²). Il Gwp* è dinamico, non è un numero fisso. Varia in funzione delle emissioni di CH₄ a livello globale, fra ventitré e ventisette volte la CO₂.

Acidificazione (Acidification Potential, Ap)

L'acidificazione dell'ambiente è causata principalmente dall'emissione di ossidi di zolfo (SO₂), ossidi di azoto (NO_x) e ammoniaca (NH₃) che reagiscono con l'acqua atmosferica producendo acidi come l'acido solforico (H₂SO₄) e l'acido nitrico (HNO₃). Questo fenomeno può abbassare il pH del suolo e dei corpi idrici, danneggiando ecosistemi, vegetazione e strutture. In questo senso, va sottolineato come i no biogas usino questo parametro in modo manipolatorio: se da un lato è vero che il digestato contiene NH₃ e che una frazione di questa può finire in atmosfera, è altrettanto vero che l'applicazione del digestato seguita dall'interramento entro quattro ore minimizza tali emissioni.

Invece, l'alternativa del compostaggio tanto cara agli ecologisti comporta l'ossidazione dell'azoto organico, con emissioni di NO₂ durante tutta la durata del processo. Peggio ancora è la gestione tradizionale dei liquami zootecnici, lasciati a marcire in vasche aperte che emettono sia CH₄ che NH₃, per la quale l'unica soluzione che propongono gli ideologi verdi è quella di far diventare vegana l'intera popolazione. Fatto che, semmai potesse accadere, non azzererà le emissioni di NH₃, a meno che i vegani-ecologisti trovino un modo per non urinare e per coltivare le verdure senza fertilizzanti azotati, visto che nel loro mondo ideale non ci sarebbe più letame e il compost ne contiene poco di azoto utile alle piante.

Eutrofizzazione (Eutrophication Potential, Ep)

L'eutrofizzazione è il processo di arricchimento eccessivo di un ecosistema acquatico con nutrienti (come azoto e fosforo), che provoca la proliferazione di alghe. Questa crescita eccessiva può ridurre la qualità dell'acqua, abbassare i livelli di ossigeno e danneggiare la fauna acquatica. L'eutrofizzazione può verificarsi anche in ambienti terrestri.

Anche questo parametro viene molto abusato dai no biogas: affermare che il digestato produce X chilogrammi equivalenti di fosfato non vuol dire niente se non si fornisce l'Ep delle alternative. Va inoltre sottolineato che l'Ep non dipende solo dalla sostanza ma anche da come questa viene gestita. Infine, il significato di un dato valore di Ep è diverso nel caso di un impianto vicino ad un corpo idrico rispetto ad un impianto identico situato in mezzo a una campagna semi arida.

Esaurimento dell'ozono (Ozone Depletion Potential, Odp)

La riduzione dello strato di ozono atmosferico è causata da sostanze chimiche come CFC (clorofluorocarburi) e HCFC (idroclorofluorocarburi), che contribuiscono alla degradazione dello strato di ozono. L'esaurimento dell'ozono aumenta l'esposizione alle radiazioni ultraviolette (UV), dannose per la salute umana, per gli ecosistemi marini e vegetali. Gli impianti anaerobici non producono tali sostanze, ma le loro emissioni complessive hanno fra 6,99 e 11,94 milligrammi e.q. di R11, contro 13,43 milligrammi eq. R11 calcolati per i pannelli fotovoltaici (³).

Tossicità (Human Toxicity Potential, Ht)

Misura gli impatti sulla salute umana causati dall'esposizione a sostanze tossiche (prodotti chimici, metalli pesanti, agrofarmaci, eccetera). La tossicità può avere effetti acuti o cronici, tra cui malattie respiratorie, cancro e danni neurologici. L'Ht viene misurato in Daly, Disability-Adjusted Life Years, che indica gli anni di vita persi a causa di malattie o disabilità dovute all'esposizione a sostanze tossiche. Questo parametro è molto questionabile perché si basa su modelli epidemiologici o sulla tossicità misurata su ratti di laboratorio (il dosaggio minimo di una certa sostanza che causa la morte del 50% dei ratti).

Ad esempio, il fatto che ci siano emissioni di pochi ppm di formaldeide al tubo di scappamento del cogeneratore, e che tali emissioni corrispondano ad un certo valore Daly definito in base ad uno studio epidemiologico fra lavoratori di un mobilificio esposti alle colle per legno per otto ore al giorno durante tutta la vita lavorativa, non significa che gli abitanti che si trovano a 2 chilometri di distanza dall'impianto di biogas si ammaleranno. Semplicemente, la concentrazione di formaldeide a tale distanza è talmente bassa che non è nemmeno possibile rilevarla.

Per inciso, la Food and Drug Administration (Fda) segnala che la formaldeide viene naturalmente prodotta da processi metabolici, per cui si trova spontaneamente in quantità rilevanti in moltissimi alimenti. Stando ai limiti definiti dall'Agenzia Europea per la Sicurezza Alimentare (Efsa), 100 milligrammi/giorno per un adulto sano, dovremmo evitare di mangiare banane mature, arance, papaya, pere e olive, o bere latte UHT o Coca-Cola (⁴). In poche parole: ci mettiamo nel corpo più formaldeide bevendo un bicchiere di latte che respirando l'aria a 2 chilometri da un impianto di biogas durante un giorno. L'Ht quindi va interpretato come quello che è, ovvero un parametro di riferimento normalizzato per comparare cose che altrimenti non sarebbero comparabili.

Tossicità ambientale (Ecotoxicity Potential, Ep)

L'ecotossicità si riferisce all'impatto di sostanze chimiche tossiche nei sistemi ecologici. Questo impatto è misurato in base alla pericolosità di una sostanza per le specie viventi, inclusi piante, animali e microrganismi. Questi impatti possono alterare la biodiversità, distruggere habitat naturali e compromettere la catena alimentare. L'ecotossicità non è misurata con una singola unità standard, ma viene valutata attraverso diversi indicatori che considerano gli effetti tossici di sostanze e processi sull'ambiente. Questi indicatori possono essere espressi in diverse unità, a seconda dell'effetto considerato e del metodo di valutazione utilizzato.

Alcuni esempi includono:

• Potenziale di tossicità per gli ecosistemi. Misurato in PDFm2y (Potentially Disappeared Fraction multiplied by area and year), che rappresenta la frazione di specie che potrebbero scomparire a causa di sostanze tossiche in un'area specifica nel corso del tempo.
• Potenziale di tossicità per le risorse. Misurato in MJsurplus, che indica il surplus di energia necessaria per estrarre risorse a causa del loro esaurimento causato da attività inquinanti.

Consumo di risorse (Resource Depletion Potential, Rdp)

L'esaurimento delle risorse naturali (sia rinnovabili che non rinnovabili) è misurato in termini di consumo di materie prime e energia. Le risorse non rinnovabili, come combustibili fossili e minerali, sono particolarmente critiche, poiché la loro disponibilità è limitata e il loro esaurimento può avere impatti economici e ambientali a lungo termine. Nel caso degli impianti di biogas questo parametro è molto basso perché l'impianto serve precisamente a sostituire una risorsa fossile (gas naturale) con una rinnovabile e la sua costruzione consuma una limitata quantità di risorse (cemento, ferro, rame, eccetera) di fronte a una vita utile convenzionale di vent'anni e la possibilità di riutilizzo o riciclaggio.

Uso dell'acqua (Water Use, Wu)

L'uso intensivo dell'acqua, specialmente in zone con risorse idriche limitate, può contribuire alla scarsità idrica. L'impatto è misurato in termini di acqua consumata o contaminata durante l'intero ciclo di vita del prodotto o del processo. In un impianto ben progettato l'uso di acqua di pozzo dovrebbe essere nullo o molto limitato. Questo parametro va valutato caso per caso, è evidente per chiunque che, a parità di indice Wu, l'eventuale utilizzo di acqua per la diluizione di matrici molto secche è meno problematico in un impianto situato in un luogo piovoso come il Friuli che in un impianto identico situato in Sicilia.

Inquinamento dell'aria (Photochemical Ozone Creation Potential, Pocp)

L'inquinamento atmosferico causato dalla formazione di ozono troposferico (ozono vicino al suolo) è un problema serio, in quanto contribuisce allo smog fotochimico e può causare gravi problemi di salute (respiratori e cardiovascolari). Il Pocp misura la capacità di un composto di generare ozono troposferico. Se da un lato è vero che negli impianti di biogas con cogeneratore i fumi hanno un certo Pocp, va sottolineato che è decisamente maggiore il Pocp dei forni per pizza, barbecue e cucine e caminetti domestici a legna, delle emissioni da veicoli a motore, delle caldaie a gasolio e delle industrie chimiche.

Conclusioni

I database e i software Lca sono strumenti fondamentali per raccogliere e analizzare i dati relativi a ciascuna fase del ciclo di vita, consentendo di comparare diverse soluzioni o tecnologie da più punti di vista in base a parametri normalizzati. Tuttavia, il fatto di essere pensati per facilitare le comparazioni non implica che i valori assoluti di tali parametri siano affidabili o abbiano un senso fisico.

Ci sono alcune criticità legate alla loro validità e affidabilità:

• Variabilità dei dati. I database Lca, come Ecoinvent, GaBi o US LCI Database, possono contenere dati aggregati o di qualità variabile a causa delle diverse fonti e metodologie di raccolta. Ad esempio, un processo agricolo potrebbe essere rappresentato da più varianti a seconda della regione o delle pratiche agricole e questo può influenzare i risultati finali.
• Rappresentatività spaziale e temporale dei dati. I dati provenienti da diverse aree geografiche o periodi temporali possono non essere confrontabili, limitando la generalizzazione dei risultati.
• Assunzioni e incertezze. Molti database Lca contengono assunzioni semplificate riguardo a tecnologie, pratiche industriali e cicli di vita. Le assunzioni fatte sui processi produttivi possono influenzare significativamente i risultati. Ad esempio, l'assunzione che un prodotto venga riciclato al 100% potrebbe non riflettere la realtà di un dato contesto. Questa è la fallacia logica più frequente quando i no biogas e i "verdi" sbandierano la superiorità del fotovoltaico sulle altre tecnologie: in realtà non tutti gli impianti di trattamento dei pannelli dismessi li riciclano al 100%, limitandosi a recuperare solo l'alluminio e il vetro. L'incertezza dei dati è una delle principali critiche ai programmi Lca. Le differenze nei metodi di raccolta dei dati, nei parametri di sistema e nelle ipotesi di base portano a grandi incertezze nei risultati finali, che possono variare notevolmente a seconda del database utilizzato.
• Aggiornamento dei database. Spesso i database non vengono aggiornati e possono non riflettere i progressi tecnologici più recenti o le modifiche normative. Per esempio, la tecnologia solare fotovoltaica è in continua evoluzione e l'impatto ambientale di un pannello solare prodotto oggi potrebbe essere molto diverso da quello di dieci anni fa.
• Problemi legati alla trasparenza dei dati. Alcuni software Lca non sono trasparenti riguardo alla provenienza dei dati o alle modalità di calcolo degli impatti, limitando la possibilità di replicare o verificare i risultati. Questo è particolarmente problematico quando i risultati vengono utilizzati per prendere decisioni politiche o industriali. Inoltre, la difficoltà nell'integrare i dati da fonti diverse (ad esempio, dati di Lca per diversi settori o Paesi) crea difficoltà nell'interpretazione globale dei risultati.
• L'impatto delle scelte metodologiche. La scelta del metodo per l'analisi dell'impatto (ad esempio CML, TRACI, IMPACT 2002+) può alterare significativamente i risultati Lca, poiché ciascun metodo ha approcci e pesi diversi per le categorie di impatto ambientale.
• Differenze nei confini del sistema. Una definizione non chiara dei confini del sistema (ad esempio, includere o escludere i trasporti, i rifiuti, eccetera) può influire notevolmente sui risultati.
• Costi e accessibilità dei database. I database Lca commerciali, come Ecoinvent o GaBi, sono spesso costosi da utilizzare e questo limita l'accesso alle piccole e medie imprese o ai ricercatori con budget limitati. Questo può portare a una distorsione nell'utilizzo dei dati se non sono disponibili altre fonti o database alternativi.

Bibliografia

(¹) Parlamento Europeo, Reducing methane emissions. A new EU strategy to address global warming.

(²) John Lynch et al, Demonstrating GWP*: a means of reporting warming-equivalent emissions that captures the contrasting impacts of short- and long-lived climate pollutants, 2020 Environ. Res. Lett. 15 044023 DOI 10.1088/1748-9326/ab6d7e.

(³) Fusi Alessandra, Bacenetti Jacopo, Fiala Marco, Azapagic Adisa; Life Cycle Environmental Impacts of Electricity from Biogas Produced by Anaerobic Digestion; Frontiers in Bioengineering and Biotechnology; Volume 4 - 2016.

(⁴) Nowshad, F., Islam, M.N. & Khan, M.S. Concentration and formation behavior of naturally occurring formaldehyde in foods. Agric & Food Secur 7, 17 (2018).