Strumenti per l’elaborazione di scenari di autosufficienza alimentare ed energetica

Strumenti per l’elaborazione di scenari di autosufficienza alimentare ed energetica
a Politecnico di Milano, Dipartimento di Architettura e Studi Urbani

Introduzione

II sistemi agro-alimentari contribuiscono a circa il 30% delle emissioni climalteranti globali (Lang, 2009) a causa delle lunghe distanze percorse dalla merce e dei costi energetici sostenuti dall’utente finale che si muove in auto privata per l’acquisto. L’approccio bioregionale (Sale, 1985; Fanfani e Saragosa, 2011) propone filiere di approvvigionamento e consumo dove il cibo e l’energia sono coltivati, prodotti, venduti e consumati all’interno di una stesso ambito territoriale.
L’utilizzo intensivo delle risorse rinnovabili disponibili localmente riduce drasticamente l’uso di risorse non rinnovabili e incrementa il livello di eco-efficienza dei sistemi locali riducendo gli impatti ambientali (per esempio le emissioni di CO2eq).
Gli strumenti qui presentati promuovono uno strumento di pianificazione del metabolismo territoriale denominato Pice (Piano Integrato del Cibo e dell’Energia), le cui finalità principali sono quelle di promuovere sistemi energetici e agroalimentari integrati in grado di aumentare il livello di autosufficienza alimentare locale, di coprire il fabbisogno di energia delle abitazioni, dei trasporti e dei servizi, e, nello stesso tempo, di favorire ricadute economiche nell’ambito della produzione agricola locale.

Il Pice - Piano Integrato del Cibo e dell’Energia

Il Pice è uno strumento di pianificazione sperimentale.
Il fatto che nel Pice il termine Cibo preceda il termine Energia, non è casuale. Sta a significare che, negli scenari di autosufficienza di cui il piano si fa promotore, deve essere garantita la sovranità alimentare locale. In particolare le strategie promosse sono orientate principalmente alla copertura della domanda locale di cibo, facendo in modo che gli scarti della produzione agricola e il resto del territorio vengano utilizzati per coprire la domanda degli altri bisogni, quali l’abitazione e i trasporti.
Il Pice è una proposta per integrare la pianificazione alimentare negli strumenti di pianificazione adottati all’interno del Patto dei Sindaci, i Paes - Piani d’Azione per l’Energia Sostenibile. Essi promuovono la riduzione delle emissioni di gas climalteranti nell’ambito residenziale, dei trasporti e dei servizi pubblici (riduzione di almeno il 20% entro il 2020) (www.covenantofmayors.eu).
Il Pice si propone come strumento di pianificazione che tiene in considerazione le strategie adottate nel Paes, ma che mira a raggiungere maggiori obiettivi di riduzione delle emissioni di gas serra, integrando la categoria del consumo e della produzione di cibo negli ambiti già presi in considerazione. Esso consente la valutazione di possibili soluzioni a partire dall’esigenza di assicurare l’autosufficienza locale nell’ambito dell’alimentazione, dell’abitazione e dei trasporti. Propone soluzioni per incrementare l’efficienza energetica e l’utilizzo di risorse rinnovabili locali e per conseguire maggiori livelli di sostenibilità ambientale incrementando l’utilizzo della manodopera locale.
La scelta delle strategie che costituiscono un possibile Pice, è supportata dalla metodologia Elar (Ecodynamic Land Register) (Clementi, 2008; Clementi e Scudo, 2009; Scudo et al., 2014). In coerenza con il paradigma dello sviluppo bioregionale, questa metodologia è utilizzata per elaborare scenari di autosufficienza locale a differenti scale, dalla scala municipale o di singola sezione censuaria a scale più ampie (quali quelle provinciali o regionali). A partire dagli scenari sviluppati in Elar vengono individuate le strategie che comportano una maggiore riduzione nell’uso dell’energia non rinnovabile e la massima ricaduta in termini di forza lavoro locale, e di conseguenza vengono definite specifiche misure all’interno del Pice per favorirne lo sviluppo.

Metodologia

Elar - Ecodynamic Land Register

Nella valutazione sono prese in considerazione le dinamiche relative al settore residenziale, al consumo alimentare, e marginalmente al trasporto privato.
L’applicazione della metodologia si articola nelle seguenti macrofasi:

  • identificazione dell’ambito territoriale definito come locale;
  • stima del Potenziale Rinnovabile Locale (Prl), ovvero analisi delle condizioni del territorio locale e del potenziale energetico rinnovabile.
  • stima della Domanda Locale di Energia e Materia (Dlem) relativa all’abitazione, all’alimentazione e ai trasporti privati. Valutazione integrata degli impatti ambientali di tali categorie utilizzando specifici indicatori quantitativi (utilizzo di territorio produttivo locale, MJ di energia primaria non rinnovabile);
  • elaborazione di scenari di autosufficienza locale basati sul trasferimento di buone pratiche, selezionate sulla base di fattori locali mappati tramite Gis (clima, destinazione d’uso del suolo e dell’edificato, forma e tecnologia degli edifici esistenti, pratiche di produzione agronomica locale, ecc.).

L’efficacia dell’applicazione delle buone pratiche è resa possibile calcolando la domanda locale di energia e materia, utilizzando specifici indicatori di impatto e i relativi valori soglia di sostenibilità:

  • territorio produttivo locale necessario, espresso in mq e messo a confronto con il relativo ammontare di territorio produttivo effettivamente disponibile nell’ambito locale;
  • quantità di energia primaria non rinnovabile utilizzata messa a confronto con i valori soglia adottati nel programma di ricerca svizzero 2000Watt Society (1500Watt/persona da fonti rinnovabili locali e 500Watt da fonti non rinnovabili) (www.2000watt.ch).

Il metodo Elar è attualmente applicato in due casi studio. Il primo è la ricerca “Bioregione”, finanziata dalla Fondazione Cariplo, che propone scenari d’incontro tra domanda locale di cibo per la ristorazione istituzionale e l’offerta potenziale regionale (Caputo et al. 2014).
Il secondo individua come contesto locale la municipalità di Albairate, oggetto di approfondimento in precedenti Progetti di ricerca di interesse nazionale (Scudo et al. 2014). In questo caso, l’obiettivo principale è quello di mettere le basi per elaborare un prototipo di Piano integrato del Cibo e dell’Energia (Pice) a partire dall’elaborazione di possibili scenari di autosufficienza locale (i dati presentati in questo testo fanno riferimento a due tra tali scenari).
L'elaborazione e la comunicazione dei risultati è resa possibile utilizzando due strumenti di base: i) geografie degli impatti/risorse e ii) Istogrammi utente.

Geografie degli impatti/risorse

Le “geografie degli impatti / risorse” sono elaborate raccogliendo sullo stesso supporto informatico informazioni inerenti la Domanda Locale di Energia e Materia, e il Potenziale Rinnovabile disponibile Localmente (Prl), ovvero l’offerta locale di energia e materia. Le informazioni relative alla Domanda (Dlem) sono descritte nelle geografie degli impatti, mentre le informazioni inerenti l'offerta sono riportate nel dettaglio nelle relative geografie delle risorse (Prl) (Scudo et al. 2014).
In particolare, le geografie degli impatti descrivono le filiere di produzione e consumo caratteristiche dalla domanda locale, attraverso la georeferenziazione dei vettori che connettono i nodi principali delle filiere. Gli impatti ambientali associati ai singoli nodi delle filiere sono quantificati in termini di energia primaria non rinnovabile.

Figura 1 - Geografia degli impatti inerente il consumo di energia primaria non rinnovabile per la produzione di 1 kg di pane da coltivazione convenzionale di grano tenero

Fonte: Caputo et al. (2015)

Istogrammi utente

Gli «Istogrammi utente» costituiscono la struttura di connessione tra le informazioni riportate nelle geografie e consentono di verificare l’efficacia delle scelte di progetto adottate.
La struttura generale dell’istogramma è facilmente comprensibile attraverso lo schema riportato sotto, che rappresenta in sintesi i flussi di relazione tra la domanda locale di energia e materia, il contesto locale e il contesto esterno. Gli stessi tipi di dati sono espressi in termini di dinamiche generali o in termini di flussi pro capite. La domanda locale di energia e materia è messa in relazione con il territorio produttivo disponibile localmente (terreno agricolo produttivo, aree edificate ad alto potenziale solare) (Figura 2 e Figura 3).

Figure 2 - Diagramma sintetico delle dinamiche descritte in un istogramma utente

Come mostrato dalle frecce, l’istogramma descrive i flussi di energia e materia seguendo la direzione da destra verso sinistra.
La parte destra dell’istogramma riporta informazioni sulla disponibilità locale di risorse (Prl Potenziale Rinnovabile Locale).
La parte sinistra mostra informazioni sulla domanda locale di energia e materia (Dlem). La struttura delle informazioni consente nella fase progettuale di effettuare un utile e immediato confronto tra il terreno produttivo necessario per conseguire l’autosufficienza e il terreno effettivamente disponibile. Tale disponibilità di informazioni consente di scegliere tra le buone pratiche quelle più adeguate alle condizioni del contesto e alla disponibilità locale di risorse (descritte in termini di quantità di terreno produttivo disponibile per persona).
Questa fase sperimentale costituisce la parte preliminare all’elaborazione di un Pice, è principalmente orientata all’analisi del territorio e all’implementazione degli strumenti utili allo sviluppo di scenari, è stato scelto un ambito locale di esigua estensione in provincia di Milano, il comune di Albairate all’interno del Parco Agricolo Sud Milano (Pasm). Prima di procedere è necessario specificare che la struttura delle informazioni di Elar consente di scendere di scala fino alla singola sezione censuaria. Ciò consente di tenere in maggior conto l'influenza della forma e tecnologia degli edifici sulla domanda locale di energia delle abitazioni. Per la stima dei consumi alimentari il numero e la fascia d'età degli abitanti di ogni sezione censuaria (Istat, 2012) sono stati associati alla diete rappresentative della media italiana distinte per fascia d’età (Efsa, 2015). Per quanto riguarda i trasporti, i dati Istat consentono di differenziare le attitudini di mobilità degli abitanti indicando il numero delle persone residenti che quotidianamente si spostano all'interno e fuori dai confini comunali. L’estensione del terreno produttivo è stata stimata utilizzando rese caratteristiche della provincia di Milano e riportate nei database Istat (Istat, 2012). Per le attività in campo, di trasporto e trasformazione dei prodotti sono utilizzate fonti energetiche non rinnovabili.

Scenari

Il comune di Albairate è parte della provincia di Milano, si estende per 14,2km2, ed ospita 4663 abitanti. Di seguito sono elencate per gruppi possibili strategie per l'incremento dell'efficienza energetica e d'uso della materia, approfondendo l’incidenza sull'estensione del terreno produttivo necessario di ciascun gruppo di soluzioni (a partire dall'abitazione, seguendo con l'alimentazione e con i trasporti), nell’ipotesi che le attività inerenti abitazione, alimentazione e trasporti vengano alimentate da risorse rinnovabili locali. Nel caso in cui non venissero adottate strategie per l’efficienza la domanda di territorio produttivo locale pro capite ammonterebbe a 8853 m2 di cui 3027 per i trasporti privati, 2200 per il cibo e 3624 per le abitazioni.

Abitazione

Gli interventi relativi alla voce riscaldamento includono interventi di riqualificazione energetica dell'edilizia esistente, tali da raggiungere un consumo medio per il riscaldamento delle abitazioni pari a 30kwh/m2. Considerando che la superficie pro capite delle abitazioni ammonta a 37,66 m2, essi comporterebbero un consumo pro capite pari a 1130kWh.
L'utilizzo di riduttori di flusso idrico nelle abitazioni porterebbero ad una riduzione del numero di litri di acqua calda sanitaria per lavarsi pari a 10%. Si ipotizza che tutte le attività che comportino il consumo diretto di combustibili fossili vengano sostituite da biomassa vegetale locale, mentre i consumi elettrici siano coperti dalla produzione di impianti fotovoltaici posti in copertura dell'edificato esistente (il dimensionamento degli impianti fotovoltaici è stato ipotizzando l’istallazione di sistemi connessi alla rete elettrica nazionale, mirando al conseguimento di un bilancio neutro tra entrate e uscite annuali).
In questo caso, ipotizzando che la domanda per i trasporti e l'alimentazione resti invariata rispetto allo stato attuale, l'estensione di terreno necessario eccederebbe del 2,05 volte il terreno produttivo effettivamente disponibile.(senza strategie di efficienza

Figura 3 - Consumo annuale di energia per persona e relative estensione di territorio produttivo associate alla categoria di consumo dell’abitazione nello scenario migliorativo

Trasporti privati

La seconda categoria maggiormente impattante è quella relativa alla mobilità. Per ridurre i consumi dei trasporti si propone l'incentivazione di attività di carpooling ipotizzando una riduzione dei chilometri equivalenti percorsi per persona di circa il 30%. Nel caso della contabilità di terreno produttivo, nell’ipotesi di utilizzare biodiesel da olio di girasole, il valore totale necessario eccederebbe di 1,75 volte l'ammontare di terreno disponibile (le quantità fanno riferimento all’effetto congiunto di tale strategie e di quelle precedentemente applicate nell’ambito dell’abitazione).

Figure 4 - Chilometri equivalenti percorsi annualmente per persona e relative estensione di territorio associati allo scenario migliorativo

Alimentazione

Questa strategia presuppone una dieta a ridotto contenuto di carne, l’esclusivo utilizzo di carne bianca, e il dimezzamento degli apporti proteici da latticini. Il mancato apporto nutritivo derivante dalla carne rossa e dai latticini viene sostituito da un analogo apporto proteico di legumi. L'estensione di terreno produttivo necessario cumulato con le strategie precedenti si riduce a 4196 m2/persona, 1,39 volte il territorio produttivo disponibile.

Figure 5 - Consumo annuale di cibo per persona e relative estensione di territorio produttivo associati allo scenario

Conclusioni

I dati evidenziano quanto in scenari di autosufficienza locale le tre categorie di consumo abbiano un peso relativo rilevante in termini di estensione di territorio produttivo. Emerge l’importanza di un’analisi e una valutazione integrata dell’efficacia di strategie adottabili nei tre ambiti di consumo. Nel caso specifico di Albairate, la differenza tra territorio produttivo necessario e disponibile evidenzia la necessità di adottare adeguate strategie per incrementare l’efficienza d’uso dell’energia e materia. Questa situazione non è un caso particolare nel contesto italiano: l’ammontare di superficie produttiva disponibile nel contesto di Albairate, infatti, non si discosta molto dalla media nazionale. In Italia il terreno agricolo per persona ammonta a 2.810m2 (Istat, 2012). Le valutazioni sopra condotte e i dati che emergono dagli scenari delineati aprono interessanti riflessioni sulla reale possibilità di conseguire la sostenibilità ambientale dei sistemi antropizzati locali e le priorità da adottare anche in altri contesti italiani. Per quanto riguarda la valutazione della sostenibilità delle scelte adottate è fondamentale affiancare alla contabilità di territorio produttivo informazioni relative alla contabilità di energia primaria non rinnovabile utilizzata. Per ragioni di sintesi i risultati presentati nel testo sono riferiti esclusivamente al territorio produttivo e non riportano i dati associati alla contabilità di energia primaria non rinnovabile. L’affiancamento dei due valori nell’elaborazione degli scenari consente di orientare la scelta tra quelle strategie che consentano contemporaneamente l’orientamento del sistema locale verso il paradigma bioregionale e la maggiore riduzione nell’uso di fonti fossili, mettendo le basi per l’elaborazione di possibili azioni nel Pice.
Affinché l’applicazione di tale metodologia possa essere idonea ad ambiti territoriali più vasti e differenziati essa necessita un ulteriore arricchimento delle buone pratiche utilizzate per delineare gli scenari, un affinamento delle modalità di stima della domanda dei trasporti, e l'inserimento dei servizi tra le categorie di consumo considerate. I futuri approfondimenti riguarderanno l'integrazione di indicatori economici come la manodopera locale tra gli indicatori presenti in Elar. In questo modo sarà possibile confrontare quantità come l'estensione di terreno produttivo e l’ammontare di energia primaria non rinnovabile con la quantità di ore uomo attivate localmente.

Riferimenti bibliografici

  • Caputo P., Ducoli C., Clementi M. (2014), Strategies and Tools for Eco-Efficient Local Food Supply Scenarios. In: Sustainability 6, pp 631-651, Mdpi

  • Caputo P., Clementi M., Ducoli C., Scudo G. (2015), Quaderno di Bioregione, Modulo Scarti Energia e Ambiente, n°2, Edizione Dipartimento Disaa, Università degli Studi di Milano

  • Clementi M. (2008), Elar, Ecodynamic Land Register. A proposal to assess the “strong sustainability” of design alternatives according to the local context condition. In: World Renewable Energy Congress X and Exhibition - Conference, Proceeding, pp. 861/866, Glasgow

  • Clementi M., Scudo G. (2009) Ecodynamic Land Register - Current development level of the tool in Renewables in a changing climate. From nano to urban scale. Cisbat 2009 - Conference Proceedings, Editor Epfl, 2009, pp. 415/420, Lausanne

  • Fanfani D., Saragosa C. (2011), Il bioregionalismo nelle esperienze italiane ed europee. In: Il Progetto Sostenibile, n.29

  • Istat, Istituto Nazionale di Statistica, (2012), Data warehouse del Censimento generale dell’agricoltura e Data warehouse del censimento della Popolazione

  • Lang T., Barling D., Caraher M. (2009), Food Policy - Integrating Health, Environment & Society. Oxford Univ. Press

  • Scudo G., Caputo P., Clementi M. (2014), Metodi e strumenti per l'elaborazione di scenari di autosostenibilità nel progetto locale. In: Il progetto di territorio, oltre la città diffusa verso la bioregione, a cura di Giorgio Ferraresi, Maggioli Editore

  • Sale K. (1985), Dwellers in the Land. The Bioregional Vision. Sierra Club Books

Siti di riferimento

  • Efsa (European Food Safety Authority) (2015): [Link]

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