Produzione di energia da biomasse: un'analisi tramite la weighted goal programming

Energy products crisis, foreseen by Hubbert theory in last century, begins to influence radically actual global energy system: the latest economical development of emerging countries like China and India, put the evidence on the quick depletion of fossil energies. In Europe as in other continents, fervour that involved supporter of renewable energies encouraged energy companies to strongly sustain energy production from biomasses, seen as one of the most important and world wide spread renewable energy available on earth. This consciousness leads to underline the potentiality of agricultural sector in providing raw material for bio energy production and thanks to that, biomass technologies grown up quickly in the last period, improving energy and production efficiency. But it was already obvious that the solution offered by biomass couldn’t be definitive. World’s economy is sustained by a fossil-based economy in which non-renewable energies supply for almost 80% of global energy demand, for this reason it’s unbelievable to think about biomass as the only substitute for this huge role. In fact, actually biomasses supply roughly for 10% of global primary energy production, but it is still in discussion which kind of effect we will have to face with an unlimited expansion of biomass production in rural areas and its potential impact on food and agricultural markets. Purpose of the study was to evaluate possible consequences of alternative use of agricultural land to fulfill bioenergy production, in relation to different scenarios and constraints. In a multifunctional approach, research focused its attention on two different and adversarial targets to optimize: farmer’s income from one side and energy production from the other one, considering at the same time three different constraints: water availability, labor availability and soil availability. Collected data were processed with a Weigh Goal Programming model (WGP) which permitted to identify different land use combinations that maximize simultaneously two targets which were considered with different importance (or “weight”). What came out from the research is water availability plays a fundamental role in order to maximize energy production while it seems not so incisive on fulfilling farmer’s income, and that only in case of low availability of water the reduction of labor seems to influence achievement of targets. These first results puts the evidence on the next role of common agricultural policy, which will necessary be a sort of mediation among different expectations placed on primary sector, to permit a sustainable and far-seeing management of rural areas.

La comparsa sulla scena economica mondiale di grandi e popolose nazioni quali Cina e India ha per la prima volta reso di dominio pubblico il problema della scarsità delle risorse energetiche. La loro crescita infatti, comporterà probabilmente un più rapido esaurimento delle fonti energetiche fossili che attualmente dominano lo scenario energetico globale e a cui non sembra possibile – per il momento – rinunciare. A tale tendenza, si è contrapposta negli ultimi decenni una più conscia ricerca di nuove fonti energetiche alternative a quelle fossili che mira a mantenere nel tempo gli attuali livelli di benessere e produttività che le fonti fossili hanno finora permesso e sostenuto. Negli ultimi anni in particolare, questa ricerca sembra essersi focalizzata sulle produzioni del settore primario, in grado di fornire infinite varietà di biomasse ad uso energetico, con lo scopo di integrare prima, e sostituire poi, i combustibili di origine fossile. Tra le più importanti caratteristiche delle biomasse c’è sicuramente il loro stretto legame con il territorio in cui vengono prodotte: sono disponibili e diffuse praticamente ovunque nel globo, anche se in qualità e quantità diverse. Per questo motivo risultano praticamente accessibili a tutti: vengono considerate una fonte energetica locale, alla portata di tutti, sia nei paesi ricchi che in quelli in via di sviluppo. Proprio per questa diversità, la biomassa rappresenta una fonte energetica altamente versatile che, a partire da una serie pressoché infinita di materie organiche, può essere trasformata in combustibili solidi, liquidi e gassosi, permettendone un’infinità di applicazioni energetiche. La scelta delle colture da favorire e degli investimenti da effettuare nel settore primario per aumentare la produzione energetica, dovrà necessariamente tenere in considerazione il fatto che la diffusione di alcune di queste colture (tipicamente quelle legnose) potrà comportare una non trascurabile riduzione dei redditi ottenibili per unità di superficie e, di conseguenza, del numero di attivi in questo settore. L’agricoltura, intesa come attività multidimensionale, incorpora difatti finalità economiche, sociali ed ambientali spesso in conflitto tra loro: qualsiasi decisione presa da un operatore del settore primario tende così ad avere effetti in tutte queste dimensioni. Di qui la necessità di individuare regole e strumenti in grado di indirizzare le scelte dei singoli operatori ma anche e soprattutto delle politiche agro-ambientali in genere. Diviene perciò prioritario vagliare attentamente la possibilità di sostituire il consumo di energie di origine fossile con biomasse e carburanti di origine vegetale, di modo da poterne adeguatamente prevedere i possibili effetti territoriali, sociali e ambientali. Nel tentativo di fornire un primo inquadramento delle problematiche brevemente richiamate, con riferimento al territorio della provincia di Rovigo, posta nella parte meridionale del Veneto, è stata effettuata una simulazione riguardante i conflitti che potrebbero insorgere nelle gestione del territorio a seconda che ci si proponga di massimizzare il reddito degli agricoltori, oppure la produzione di energia netta, all’interno di un arco temporale di 15 anni. La metodologia adottata per analizzare le problematiche esposte è la programmazione ad obiettivi definiti e pesati (WGP), che costituisce una variante dell’analisi multi criteri (AMC), derivata a sua volta dalla programmazione lineare (PL). La WGP consente di massimizzare contemporaneamente più obiettivi, in funzione di determinati vincoli. In particolare, tra quest’ultimi sono stati considerati: la disponibilità di acqua irrigua, di manodopera e di superficie agricola. A tal fine è stata quindi realizzata una matrice di programmazione lineare che fosse in grado di sintetizzare tutte le informazioni disponibili, allo scopo di individuare le migliori scelte atte a perseguire gli obiettivi nel rispetto dei vincoli. Ognuna di queste scelte, associata ad uno specifico comparto colturale, determinerà dunque una modificazione del reddito degli agricoltori e l’instaurarsi di un peculiare assetto del territorio rurale. Scopo della ricerca è dunque quello di analizzare la variazione del valore degli obiettivi considerati e di individuare e quantificare i costi opportunità che derivano dalla scelta di implementare politiche diversificate d’uso del territorio, in funzione di diversi livelli di disponibilità di acqua irrigua e di manodopera. In generale, i risultati conseguiti, sottolineano un evidente conflitto tra i due obiettivi: reddito e resa energetica sembrano infatti destinati a rimanere finalità praticamente alternative tra loro. Mentre il primo incoraggia l’impiego di colture agrarie tradizionali caratterizzate da alto reddito e bassa resa energetica, il secondo spinge verso colture legnose, dall’alta resa energetica ma bassissimo reddito. Con tali premesse, è evidente che nel prossimo futuro la politica agricola comunitaria è chiamata a svolgere un ruolo sempre più importante di mediazione alle diverse aspettative riposte nel settore primario, al fine di permettere e perpetuare una gestione sostenibile e lungimirante delle aree rurali.