BAMBOO (Bambusa arundinacea )

Bamboo (Bambusa arundinacea)

 Classificazione (Usda, 2007).

Bambusa arundinacea
Regno.	Plantae – Piante
Sottoregno.	Tracheobionta – Piante vascolari
Superdivisione.	Spermatophyta – Piante a seme
Divisione.	Magnoliophyta – Piante a fiore
Classe.	Liliopsida – Monocotiledoni
Sottoclasse.	Commelinidae.
Ordine.	Cyperales .
Famiglia.	Poaceae – Graminacee
Tribù	Bambusoideae
Genere.	Bambusa
Specie.	Bambusa arundinacea Willd- Bamboo.

La tribù Bambusoideae racchiude più di 1.300 specie. Vi sono più di 130 generi di bamboo legnosi e  25 generi di bamboo erbacei allo stato spontaneo.

Distribuzione 

Selvatico in più parti d’India tropicale e nel Pakistan, cresce fino a 1.000 d’altitudine nei Nilgiris e colline nell'India meridionale; Nord Cina (RE, 1996).

Ecologia 

Probabilmente vegeta dal clima Subtropicale a Tropicale molto asciutto nelle zone umide della foresta. Il bambù spinoso tollera una precipitazione annuale da 6 a 40 dm, temperatura annuale da 18 a 29°C, e pH da 5 a 6,5 (RE, 1996). Vuole climi tropicali e subtropicali, cresce bene nelle aree moderate caldo umide ma prospera meglio in condizioni d’assenza di freddo, su  suoli fertili con buon approvvigionamento di acqua. Richiede una temperatura media dai 20 ai 30 C°. Alcune specie di Bamboo possono resistere a periodi di freddo intenso ed anche a temperature provvisorie a -30 C°. E’ per questo coltivato in Germania con discreto successo. Le colture europee non raggiungono le produzioni quantitative asiatiche o comunque tropicali. Il bambù richiede precipitazioni annuali di 1.000-1.200 mm e 300 mm per mese durante la fase stagionale di crescita.In India il Dendrocalamus strictus sopravvive con 750-1.000 mm di piogge annuali. Nel suo ambiente naturale il bambù da le rese riportate in Tab. 6.4.3. Come si denota sono molto alte già nel suo habitat in Asia dove è specie dominante e forma fitte foreste.

Descrizione 

Il Bambù è una pianta vigorosa e molto alta con culmo sottile per gran parte della ciclofisi che parte da un rizoma sotterraneo. Sono erbacee legnosi giganti che vivono tra il 40° parallelo nord e sud. Possiamo dividere le specie di bamboo conosciute in due categorie.

 I simpodiali crescono in blocchi compatti dal rizoma che non ha gemme e radici.

 I monopodiali che crescono sparsi l'un l'altro e hanno radici e gemme sui rizomi,

le gemme rizomatose sbocciano conducendo alla crescita di culmi nuovi e distanziati tra loro. Molte specie hanno un’intensa ramificazione.

Ha gambi spinosi, numerosi, alti fino a 40 metri e con 20 cm di diametro, curvi in cima; ramificato, internodi lunghi 30–45 cm. In tre o quattro mesi raggiunge i 10-40 metri in altezza e 20 cm di diametro. I giovani germogli sono avvolti in un fodero ceroso e coriaceo peloso con un feltro marrone di peli setolosi; foglie lineari,  20 cm lunghe, glabre sopra, setolose sotto.

Le branche sono spesso prodotte da gemme laterali vicino alla cima del culmo senza che questo rallenti la sua crescita. Le branche possono andare incontro ad una ramificazione secondaria e terziaria e infine portano le foglie. La pianta porta l’infiorescenza su  un panico enorme. La fase riproduttiva vera e propria è raggiunta tardi o non viene raggiunta mai del tutto, difatti la fioritura avviene dai 15 ai 120 anni di vita. Molti bamboo muoiono senza aver mai fiorito. I fusti sono costituiti da lunghe fibre larghe da 1,5 a 3,2 mm sono compresse tra loro e formano fino al 70% del peso del culmo. Questa qualità rende il Bamboo ideale come materia prima per polpa di cellulosa per fare la carta, costruzioni, e legna da ardere dal buon potere calorifico. (RE, 1996)

Chimica 

Il gambo consiste quasi completamente di cellulosa e emicellulosa e lignine, con una piccola quantità di resine. I fusti contengono al netto dell’acqua il  3% in cenere, 2% in silice, 6% in soluti, 19% in  pentosani, 30% in lignina, e 57% in cellulosa. I giovani germogli contengono lo 0,03% in HCN e vanno trattati prima del consumo. Dalle radici s’estraggono medicine popolari antitumorali e dalle foglie e gambi un insetticida contro le zanzare. (Duke, 1983).

 Usi vari

I germogli appena spuntati  sono consumati come cibo in India, Cina, Giappone.

Il legno è usato in Cina per uso locale in lavori di falegnameria  e per costruzione.

I semi sono commestibili e usati in periodo di ristrettezze alimentari. Le specie usate per i germogli come ortaggio includono  B. Munro cornuta, B. multipla Raeusch, B.Munro oldhami, B.Robx. spinosa, B.Robx. tulda. Le specie usate per fornire materiale da costruzione ed altri scopi simili includono il B. Robx. balcooa (uno dei migliori e più forti per la costruzione), B. multipla Raeusch (culmi  usati per la carta), B. Roxb. nana, il B.McClure  pervariabilis (costruzione pesante), il B. Munro polymorphs (tetti di case, pavimenti e muri), il B. McClure sinospinosa, il B. Robx. spinosa (bambù di legname), il B.McClure texilis, il B. Roxb. tulda, B. Munro tuldoides (fibre tessili, stuoie, cappelli, cesti e corde), B. Schrad vulgaris. (polpa), B. Munro beecheyana importante fonte di germogli commestibili e commerciali (Duke, 1983). Il bamboo può aiutare a ripristinare terreni salini e a prevenire l’erosione del suolo.

(RE, 1996).  

Usi energetici.

Ha un doppio uso. Fornisce polpa di cellulosa di gran pregio e può fornire materiale combustibile d’elevata qualità. Adesso l’uso come fuel crops è minoritario rispetto agli altri dato che il bamboo ha svariati usi che fanno sì che la domanda sia sempre piuttosto alta rispetto all’offerta in modo che il prezzo sul mercato dei prodotti lavorati lo fanno preferire all’uso come combustibile grezzo (RE, 1996).

Il potere calorifico della biomassa è molto elevato ed è sui 4.600 cal/gr. Questo unito alla sua alta produttività ne fa una coltura da biomassa molto promettente.Il legno ha un potere calorifico sui 4.900 cal/g.

Germoplasma. 

Esistono varietà migliorate e selezionate per tollerare insetti, lateriti, pH basso, pendii, ed erbacce (2n = 72, 70).   Sono state messe a punto varietà a scopi energetici a partire dalle specie spontanee Dendrocalamus strictus dall’India noto per la sua bassa richiesta d’acqua e il Phyllostachys bambusoides dal Giappone noto per la sua alta produttività.    .

Coltura

Richiede terreni molto fertili e ben drenati. Suoli argillosi limosi e limosi. Sopporta alte concentrazioni saline. Viene propagato agamicamente come la canna da zucchero da segmenti di culmo ma anche da branche, dai germogli e dai frammenti di rizomi. Se disponibili, si propaga gamicamente usando i semi. Le plantule da seme impiegano dai 2 ai tre mesi per raggiungere i 10 cm d’altezza.Vanno quindi trapiantate. Sempre più successo ha la propagazione in vitro. Essa è divisa in micropropagazione ed embriogenesi. La micropropagazione se ben fatta genera piante dalla produzione più alta e che fioriscono prima e più regolarmente. In India il bambù è concimato con N:P:K 100, 50, 50 kg/ha.

Il bambù ha una produzione se fertilizzato tre volte superiore rispetto al bambù non concimato. Studi condotti in Cina affermano che per 1.000 kg di bambù prodotto vengono asportati 2,8 kg d’azoto, 3,6 di potassio e 0,36 di fosforo (RE, 1996) Il bambusa arundinacea è il più rustico e resistente agli attacchi parassitari.(Duke, 1983).

Produzione

Il periodo di crescita è da aprile /maggio a settembre nei climi europei. Viene coltivato per Biomassa in Italia, Spagna, Germania. In India piantagioni di Dendrocalamus strictus producono circa 27 t/ha in 18 mesi con una densità di coltura di 10.000 p/ha. I culmi nuovi cominciano a crescere lentamente, ma la crescita si avvicina presto ai 30 cm/giorno con i 75 cm  registrati in un giorno solo in Sri Lanka. Il Bambusa vulgaricus produce più di 10 t di polpa di cellulosa asciutta e pulita per ha/anno in Trinidad

Patologia

Nel suo habitat il bambù è attaccato da varie forme di Fusarium spp e Pythium. Il culmo dal  Hypoloxylon rubiginosum. Larve e insetti attaccano rizomi e culmo apportando danni a volte rilevanti.  Il controllo parassitario è richiesto ai tropici dato che in queste zone il bamboo ha mercato come legno da costruzione e mobilio e quindi deve apparire senza imperfezioni. Se invece è usato a fini energetici la lotta deve essere guidata e mirata, dato che possiamo tollerare perdite qualitative.     

 .

Tab.1

Resa annuale in peso secco di varie specie di Bamboo nel loro ambiente naturale

(RE, 1996).

Nome binomiale	Paese	Produzione (t/ha)
Bambusa tulda	India	3
Dendrocalamus strictus	India	3,5
Melocanna baccifera	India	4
Melocanna bambusoides	Bangladesh	13
Phyllostachys bambusoides	Giappone	14

G.N.

IL NEV (Net Energy Value) E IL NEVR (Net Renewable Energy Value)

Il NEV e il NEVR Sono unità di misura dell’efficienza energetica simili all’eroi ma più pratiche da usare per i sistemi agrocolturali.

Nev = Ef - Ei

1.   Ei è l’ammontare dell’energia primaria totale richiesta.

2.   Ef è relazionato alla potenza calorifica del combustibile ottenuto.

Il Nev è calcolato come l’energia netta riferita alla differenza tra l’ammontare dell’energia contenuta nel combustibile ottenuto e l’energia consumata nel processo adibito alla sua produzione.

In sintesi se l’eroi è il rapporto tra output e input il Nev è la loro differenza.

Il Nev da solo non basta a definire il bilancio energetico della filiera di produzione del  biocarburante perchè non tiene conto che siamo di fronte ad una energia rinnovabile.

Ad Ef è così sottratto l’input dovuto all’uso dell’energia non rinnovabile.

Nrev = ef – nei                                                                                                                         

Il nei  è l’input dovuto all’energia consumata non rinnovabile. Se il Nrev è negativo o uguale a 0 non ho convenienza energetica. Solo se il Nrev è positivo sarò di fronte ad un energia rinnovabile perchè prodotta attraverso un processo consono.

Riporto ora un esempio di una valutazione di resa energetica attraverso il Nev e Nrev

(Du Dai, 2004): vi è stato uno studio condotto da 11 paesi in comune per verificare le possibilità realizzative in un progetto per la messa in coltura di piantagioni di manioca da destinare alla produzione d’etanolo nel distretto di Gujan in Cina un’area rurale tradizionalmente dedita a questa coltura per le sue favorevoli condizioni ambientali.

il progetto iniziale prevede d’ampliare fino 400.000 ha la superficie dedicata a codesta coltura nella zona. S’otterrebbero così 5.200.000.000 tonnellate l’anno di radici tuberizzate per generare dalla fermentazione dell’amido e cellulosa in esse contenuto 2.525.253.000 litri d’etanolo che usati come combustibile per auto determinerebbero il risparmio di   618.162.000 litri di benzina altrimenti usati, calcolando il rapporto 4:1 tra etanolo e benzina sfavorevole a questo ultimo (dovuto al suo basso potere calorifico rispetto alla benzina e all’uso che ne sarebbe fatto miscelato in basse percentuali alla benzina e per non dover modificare i motori e quindi essere usato in normali motori a scoppio).

Il Nev calcolato per un sistema di produzione dell’etanolo a partire da radici di manioca è  4,452 Mj/l e con l’uso dei sottoprodotti ottenuti opportunamente allocati è 7,75 Mj/l.

Il Nrev è invece 7,881 Mj/l ed è un valore così alto perchè è usata l’energia idroelettrica di cui la zona è ricca per il processo di trasformazione del prodotto.

Se l’etanolo ottenuto è usato tutto per l’autotrazione e lo studio dimostra che entro 10 anni la Cina sostituirebbe fino a 618.162 milioni di litri di benzina evitando importazioni di petrolio ormai sopra i 70 $ barile e darebbe reddito locale avvicinando il reddito della zona rurale di Gujan al reddito procapite delle zone urbane del sud est cinese.

Se invece usato per generare calore ed elettricità diminuirebbe l’uso di carbone evitando emissioni di CO₂ deleterie per l’effetto serra (Du Dai,  2004).

I limiti dell’analisi del progetto sono a mio parere nell’ottimistica previsione che un aumento delle rese grazie ad un aumento degli input da 5 a 13 t/ha e un aumento di 3 volte delle superfici a manioca non comportino alcun serio danno all’equilibrio ambientale dell’area con conseguente  diminuzione dell’efficienza energetica e quindi del Nev..

G.N.

INDICI DI VALUTAZIONE ENERGETICA: L'EROEI (Energy Return On Energy Investment)

Questo indice è fondamentale per analizzare se davvero un energia rinnovabile è conveniente.

Nell’ EROEI (o EROI  in italiano) non sono incluse le spese economiche ma solo le energie.

Nel computo dell’ EROEI includiamo l’energia spesa per ogni fase del processo d’ottenimento dell’energia “dalla culla alla tomba” per intenderci.

L’EROEI il ritorno d'energia dell’investimento energetico ovvero Energy Return On Energy Investment è il rapporto tra energia investita per costruire un impianto e l’energia che questo impianto produrrà durante la sua vita attiva.

Un EROEI deve essere molto maggiore di 1.

Un investimento energetico come la costruzione d’un impianto ha senso soltanto se l’energia prodotta dall’impianto durante la sua vita attiva è superiore a quella che è stata necessaria per costruirla (siamo disposti ad accettare EROEI più bassi soli se investiamo in un vettore (mezzo di trasporto dell’energia) energetico, perdita bilanciata dalla facilità e comodità d’uso, dalla densità energetica alta, dal facile immagazzinamento, quale può essere ad esempio l’olio vegetale sink di carbonio o l’idrogeno il mezzo di trasporto energetico del futuro.

Ma al momento della produzione dell’energia non ha senso partire in perdita. La misura dell’ EROEI è mezzo importante di comparazione tra tecnologie energetiche. Dal bilancio d’energia del biodiesel sappiamo che l’energia prodotta è doppia rispetto a quella spesa in energia fossile per la sua produzione.

Se poi si considerano tutti i sottoprodotti allora l’energia totale prodotta, è 5,4 volte superiore all’unità d’energia spesa per la produzione (Chiaramonti, 2006.www.biofox.it).

L’EROEI della tecnologia fotovoltaica può avere un valore di 9-10 pannelli in silicio di recente produzione questo vuol dire che un pannello di silicio produrrà nel corso della sua vita 9-10 volte più energia di quella necessaria per costruirlo.

Dopo 25 anni un pannello di 100 metri quadri ha prodotto l’energia necessaria a costruire circa 100 metri quadri di pannelli.

Questa di reinvestire gli interessi di qualcosa è una tipica situazione che in  campo finanziario chiamiamo: “interesse composto”.

In questo caso lo possiamo calcolare con una resa del 90% anno.

Nella pratica calcolare l’ EROEI  d’un sistema energetico non è cosa ovvia.

Dobbiamo per prima cosa calcolare l’energia necessaria alla costruzione.

Per questo bisogna sommare tutti i contributi energetici da tutte le sorgenti.

In caso di una fabbrica dovrò calcolare pure l’energia per costruire la fabbrica, quella spesa dagli operai per arrivarci, l’energia necessaria per l’estrazione della materia prima e portarla in fabbrica, quella per trasportare tutte le strutture sul luogo e poi montarle e così via. Inoltre a questi vanno aggiunti i costi che saranno necessari per smontare l’impianto alla fine del suo ciclo utile e per rimettere l’area utilizzata nelle condizioni iniziali.

Questo tipo di calcoli si chiama analisi del ciclo vita LCA ed è normato rigorosamente.

Dopo di che, si procede a calcolare l’energia prodotta dall’impianto durante il suo ciclo attivo previsto.  Il rapporto tra le due grandezze energia utilizzata ed energia ottenuta è EROEI. Spesso nell’analisi dell’EROEI vi è difficoltà notevole nel quantificare con esattezza le grandezze e spesso sono stime, col risultato che l’analisi varia con chi la fa in alcuni casi. C’è inoltre il problema dei cosiddetti costi esterni.

Questi sono tutti i costi sia monetari che energici non pagati dal produttore ma dalla società.

Per esempio nel caso del petrolio saranno i costi dell’inquinamento ad essere scaricati sulla collettività.  L’ EROEI è il miglior metro di giudizio che disponiamo.

Vi sono abbreviazioni e termini che indicano la stessa cosa dell’EROEI: EROI, EYR ovvero Energy Yield Return oppure  Energy Payback Ratio (EPR).

importante è il concetto d’emergia sollevato da Howard T.Odum che parte da un’idea molto simile all’EROEI ma cerca di mantenere una rigorosa definizione delle grandezze usate partendo dalla radiazione solare intesa come fonte prima dell’energia.

Odum in base ai suoi calcoli misura l’energia in sej o emijouile solari.

EROEI e l’emergia d’Odum alla fine misurano la stessa cosa: la resa energetica del sistema. Spesso è molto utile tradurre i calcoli energetici in termini di CO₂ risparmiata.

S’assume nel calcolo che l’energia spesa per costruire l’impianto sia tratta da impianti convenzionali a combustibili fossili e che l’energia generata dal nuovo impianto sia utilizzata per evitare che qualche altro impianto a combustibili fossili produca CO₂.

Un altro concetto simile all’EROEI è l’Energy Payback Time (ETP) ovvero il tempo di ritorno energetico. Il tempo necessario affinché un impianto produca la stessa energia necessaria per costruirlo. Il fotovoltaico ha un ETP circa di 3 anni ottenuto dividendo 30, ovvero la vita d’un pannello fotovoltaico per 9 il loro EROEI.

L’ETP in un panello fotovoltaico è compreso tra 2-5 anni.

In ogni modo la relazione fra ETP ed EROEI non si può determinare semplicemente con un rapporto. Può darsi che la resa di un sistema vari col tempo per esempio degradandosi progressivamente come nel caso delle celle fotovoltaiche a silicio amorfo.

In questo caso il sistema potrebbe avere un buon ETP  ma un basso EROEI.

Il rapporto tra eroi ed ETP dipende dalla durata di vita del sistema.

Il fotovoltaico ha un buon EROEI ma un ETP non particolarmente esaltante.

Il contrario vale, per esempio per le biomasse che hanno EROEI abbastanza bassi (addirittura minori di uno in certe fasi), però il ciclo di vita in una coltura è solamente un anno quindi l’ETP può essere migliore di quello del fotovoltaico. L’ EROEI  è una grandezza che può variare col tempo. Per le tecnologie rinnovabili, i progressi della tecnologia producono un continuo miglioramento, al contrario delle tecnologie che si basano su risorse minerarie e quindi esauribili.

In questo caso le migliorie tecnologiche non riescono a tenere il passo con il progressivo esaurimento delle risorse che causa un aumento dei costi sia monetari che energetici con la conseguente riduzione dell’ EROEI e l’allungamento di ETP (vedi sabbie bituminose con EROEI  che tende a meno di uno).

Il caso classico è quello del petrolio che era partito con EROEI altissimi ma che adesso potrebbe essere addirittura minore o tendente a uno se si tenesse conto di tutti i costi aggiuntivi.

In tabella 1 nella pagina successiva v’è un confronto tra varie energie e il loro EROEI.

Tab 1. EROEI delle fonti energetiche.

(da: “A sustenible future” di  Elliott e Ian Hore Lacy. Aspoitalia.net)

Tecnologia   di produzione energetica	Valori riportati da vari autori	Valori riportati da Odum	Note riguardante l’Eroei
Grande idroelettrico	50-250		Decade con il degrado dei bacini. Alto impatto ambientale per creare il bacino artificiale costruire la diga. Alta CO2 rilasciata per la fermentazione delle piante rimaste in fondo al bacino allagato.
Mini-idro	30-270
Petrolio anni d’oro	50-100		Fino al 1970
Petrolio oggi		5-15
Eolico	5-20-80		Dipende dai siti, 20 in  Italia, 50-100 per le coste dei paesi dei mari del Nord.
Nucleare	5-100	Minore di 1
Fotovoltaico a film sottile		25-80
Fotovoltaico convenzionale al silicio	4-9	Minore di 1.	Il valore di meno uno è tratto da Odum ma è sicuramente obsoleto ma ha dato  origine alla diffusa opinione secondo cui  non  è una tecnologia che da una resa accettabile. In realtà il valore è molto più alto per i nuovi pannelli.
Carbone	2-17
Gas naturale	5-6
Biomassa	4-9
Etanolo		1,2	E’ minore di 2 ma molti autori ritengono che sia intorno a 1,2 con particolari accorgimenti.
Sabbie bituminose		Quasi minore di 1.	Dati molto controversi ma sicuri valori molto bassi di resa energetica che rendono conveniente l’estrazione solo in termini d’equilibrio nelle forniture e costi se si mantiene il prezzo del petrolio sopra i 70 e non crescono le alternative.

Nonostante elevati range d’incertezza a cui bisogna far fronte, questa analisi è la più efficiente da un punto di vista globale.

Dalla tabella 3.1.2 s’evince come il petrolio fu un caso unico perchè caratterizzato da un alto EROEI e da un rapido ciclo di ritorno, unita ad un’ altissima densità energetica sia in termini di peso che di volume.

Ha dato uno stimolo formidabile allo sviluppo del vivere umano essendo stata un formidabile flusso d’energia ausiliare a disposizione dell’uomo così come il carbone ai tempi dell’Inghilterra vittoriana.

Non c’è un'altra fonte energetica all’orizzonte con le stesse caratteristiche.

L’ EROEI del petrolio si è molto abbassato per via del possibile esaurimento dei pozzi a buon mercato. L’importante è che l’ EROEI della mia possibile energia rinnovabile sia sempre maggiore di uno.

Una volta le rinnovabili avevano a loro sfavore la fluttuazione, l’intermittenza dell’emissione d’energia, ma oggi con le moderne tecnologie d’immagazzinamento dell’energia ciò non vale più.

Il carbone dall’analisi EROEI sembra un ottima energia con un buon valore ma dobbiamo considerare anche le variabili socio ambientali e il carbone è a parità d’energia generata il sink di carbonio che rilascia nell’atmosfera la maggior quantità d’anidride carbonica, per questo è da scartare considerando anche il pericolo e l’alto costo in vite umane per estrarlo dalle miniere. Questo perché l’ EROEI va integrato e visto nel complesso con le altre variabili (www.eroei.com; www.aspoitalia.net, 2007).

G.N.