Il design entra nel campo delle energie rinnovabili e porta alla progettazione
di nuove macchine. Per la raccolta e la lavorazione della biomassa di origine gricola
e forestale

L. Lunadei

Il design entra nel campo delle energie rinnovabili e porta alla progettazione di nuove macchine. Per la raccolta e la lavorazione della biomassa di origine agricola e forestale

Lunadei, Loredana

Archivo Digital UPM

Macchine per raccogliere energia

Servicio de Coordinación de Bibliotecas de la Universidad Politécnica de Madrid

ECONOMIA
PROGETTI
Macchine Agricole maggio 2007128
Macchine 
per raccogliere energia 
Loredana Lunadei
Il design entra 
nel campo delle 
energie rinnovabili 
e porta alla 
progettazione 
di nuove macchine. 
Per la raccolta 
e la lavorazione 
della biomassa 
di origine agricola 
e forestale.
Fino a quando ci sarà petrolio? 
Secondo la teoria di Marion King 
Hubbert, ancora per poco. Il 
geofisico americano ha messo 
a punto un modello secondo 
il quale è possibile prevedere 
la data di produzione massima 
(picco) della risorsa estratta, 
a partire dai dati relativi alla 
storia estrattiva di un giacimento 
minerario. Diversi studiosi in 
tutto il mondo hanno applicato 
negli ultimi anni questa teoria ai 
tassi della produzione petrolifera: 
sebbene l’analisi risulti molto 
complicata (sostanzialmente 
a causa dell’incertezza sulle 
riserve petrolifere dei vari 
Paesi), la previsione più comune 
colloca il picco di Hubbert a 
livello mondiale nel secondo 
decennio di questo secolo; più 
precisamente, proprio in questi 
anni, tra il 2006 e il 2020. In effetti, 
la limitatezza fisica di questa 
risorsa si avverte già da tempo e 
si ripercuote pesantemente sul 
prezzo del cosiddetto oro nero 
(la scorsa estate ha sfiorato gli 
80 dollari al barile), con evidenti 
conseguenze dal punto di vista 
geopolitico, ingegneristico ed 
economico. La prevedibile limitata 
disponibilità di petrolio impone 
la ricerca di adeguate risorse 
alternative per la produzione di 
energia elettrica, l’azionamento 
dei mezzi di trasporto, l’industria 
chimica; carbone ed uranio sono 
due soluzioni sostenute da molti, 
ma anche queste sono risorse 
limitate ed in via di esaurimento. 
Non resta che ricorrere a risorse 
realmente rinnovabili.
MA_03_2007_0128_0132_Design.indd128   128 20-04-2007   12:47:55
maggio 2007  Macchine Agricole 129
Nuove energie 
dall’agricoltura 
e dalle foreste
In base ad una classificazione del 
2003 del Comitato Termotecnico 
Italiano (CTI), la bioenergia è il 
prodotto energetico che utilizza 
combustibili solidi, liquidi e 
gassosi (biocombustibili) 
derivanti da materiali di 
origine biologica (biomasse), 
impiegabili a tale scopo; in 
modo diretto, come il legno, 
oppure previa conversione in 
altri composti  più facilmente 
utilizzabili, come nel caso 
del bioetanolo a partire 
dalla barbabietola 
o del biodiesel dalla colza. 
Esempi di biomasse derivanti in 
vario modo da prodotti agricoli e 
forestali sono:
− il legno di piante a crescita 
rapida, quali il salice o il pioppo, 
raccolte con turni di 2-4 anni 
tagliando i fusti al piede, in 
modo che possano nascere nuovi 
polloni, per un periodo 
di 25-30 anni;
− i sottoprodotti della 
lavorazione del legno 
(silvicoltura, segherie, edilizia/
industria), il cui utilizzo come 
biomassa è ormai consolidato e 
commercialmente redditizio in 
vari Paesi; 
− i prodotti agricoli ricchi di 
zuccheri, come la barbabietola, 
la canna da zucchero, il mais, 
l’orzo, la patata, le vinacce, ecc., 
dalla cui fermentazione si può 
ricavare il bioetanolo, utilizzabile 
come combustibile per i motori 
a scoppio, in sostituzione della 
benzina: in Brasile, ricavandolo 
dalla canna da zucchero, fa 
funzionare oltre 4 milioni 
di veicoli; 
− le colture oleaginose (colza, 
girasole, soia, cartamo, ecc.): per 
spremitura dell’olio, tramite una 
reazione di transesterificazione, 
originano il cosiddetto biodiesel; 
− i vegetali non lignei, 
come il miscanto (graminacea 
caratterizzata da una 
notevolissima redditività 
potenziale): 60 t di s.s./ha sono 
equivalenti a circa 60 barili 
di petrolio. Secondo le stime 
dell'Environmental Research 
Institute (Galles), se il miscanto 
venisse piantato sul 10 % delle 
aree coltivabili europee, potrebbe 
fornire fino al 9 % dell'energia 
elettrica consumata dall'intero 
continente. Interessante è anche 
la canapa, una cannabinacea dal 
potenziale ruolo di carburante 
liquido del futuro: può essere 
coltivata e trasformata attraverso 
un procedimento di pirolisi o 
di compostaggio biochimico, 
producendo una quantità di 
combustibile maggiore 
rispetto a qualsiasi altro tipo 
di raccolto odierno;
− alcune specie di alghe 
particolarmente ricche di 
olio, dalle quali viene ricavato 
MA_03_2007_0128_0132_Design.indd129   129 20-04-2007   12:49:09
ECONOMIA
PROGETTI
Macchine Agricole maggio 2007130
biodiesel mediante un processo 
innovativo, caratterizzato 
da un altissimo rendimento 
energetico (circa 15000 l di 
biodiesel/ha) tanto che, secondo 
alcuni studi, potrebbero 
bastare 28000 km² del territorio 
statunitense (solamente lo 
0,3 % circa del totale) per 
produrre il biocombustibile 
necessario per sostituire tutto 
il carburante da autotrazione 
attualmente utilizzato nel 
Paese. Al momento non è in 
atto alcuna sperimentazione in 
larga scala sulle alghe, ma entro 
il 2007 verrà avviata la prima 
produzione in continuo di olio 
da fitoplancton.
Il design a servizio 
della bioenergia
È in questo scenario, che 
assegna ai prodotti agricoli e 
forestali un ruolo da protagonisti 
per produrre l’energia del 
futuro, che si inseriscono 
alcuni dei progetti elaborati 
dagli studenti della Facoltà di 
Design del Politecnico di Milano, 
all’interno di un’iniziativa  
supportata da Unacoma e 
sviluppata con la preziosa 
collaborazione di tre docenti 
di Design della prestigiosa 
università milanese, Gianni 
Pasini, Gianluigi Araldi e Marco 
Migliari (si veda anche il n. 
2/2007 di MA). In questo caso, 
i giovani designers coinvolti 
hanno lavorato con l’obiettivo 
di realizzare delle macchine 
agricole specificamente pensate 
per le colture energetiche, in 
grado di assicurare un livello di 
meccanizzazione più efficiente, 
quindi in grado di ridurre i costi 
(attualmente ancora elevati) e 
di semplificare la produzione 
dei biocombustibili derivanti 
dal mondo agricolo. In Italia si 
registra infatti un serio ritardo 
nell’affrontare questo capitolo 
della politica energetica e, per 
ovviare a questa situazione, 
è necessario che l’agricoltura 
diventi vera protagonista della 
“lotta” alla dipendenza dalle 
fonti fossili. Il Governo e le 
Regioni devono però impegnarsi 
congiuntamente alle forze sociali 
e ambientaliste per raggiungere 
un obiettivo comune, al fine di 
creare un contesto normativo 
che assegni un ruolo prioritario 
alle fonti energetiche rinnovabili 
e che, come stanno facendo 
Unacoma e Politecnico di 
Milano, venga impartita 
un’adeguata formazione 
sulle innovazioni legate alle 
bioenergie, accompagnata da 
progetti di ricerca in grado 
di offrire preziosi spunti e 
soluzioni all’avanguardia sulle 
problematiche del settore 
energetico. Le macchine 
presentate nel seguito sono 
state disegnate proprio per 
soddisfare queste esigenze, e 
per dare una mano “sul campo” 
al nostro Paese, visti anche 
i rigidi parametri introdotti 
dalla Direttiva comunitaria 
2003/30, secondo i quali entro 
il 2010 i Paesi che fanno parte 
dell’Unione europea dovranno 
aver sostituito il 5,75% dei 
carburanti a base di greggio 
con biocarburanti, e dalla 
Legge europea n. 81/2006 
che ha previsto, a partire 
dal luglio 2006, l’obbligo 
di miscelare il carburante 
fossile con biocarburanti 
derivanti dall’agricoltura, in 
percentuale crescente a partire 
da un minimo dell’1 %, con un 
incremento annuo di un punto 
percentuale fino al 2010.  
I progettI
proMeteo
Opera all’interno della filiera 
girasole-biodiesel, ed è proprio 
questo biocombustibile ad 
alimentare la macchina. Si 
tratta di un sistema compatto 
(le dimensioni ne consentono 
il transito su strada senza 
“scorta tecnica”), sicuro 
(non è previsto operatore a 
bordo) ed intelligente. Integra 
perfettamente due differenti 
sistemi di lavorazione: la raccolta-
stoccaggio dei semi di girasole e 
la raccolta-stoccaggio dei fusti, 
utilizzati per la produzione di bio-
mattoni e semilavorati isolanti. 
La nuova mietitrebbiatrice 
è composta da una testata 
richiudibile per la raccolta delle 
calatidi e da un sistema di taglio 
dei fusti. La separazione dei semi 
avviene tramite battitore assiale. 
Un pick-up ventrale raccoglie 
i fusti e li porta ad una pressa 
per grandi balle parallelepipede, 
posizionata posteriormente. La 
tramoggia dei semi è collocata ai 
lati della camera di pressatura.  
La macchina è anche dotata 
di sensori e telecamere, che la 
rendono parzialmente autonoma 
nella rilevazione delle condizioni 
ambientali e nelle scelte 
riguardanti le modalità operative, 
e di un sistema di rilevamento di 
posizione realizzato tramite DGPS 
e di un’ipotizzabile evoluzione 
del sistema “drive by wire”,  che 
permette di monitorare in tempo 
reale ogni suo spostamento.
p progetto prometeo: A. Ambrosino,  
M. Arrigoni,  o. Bonsi, A. Brasca, 
g. Brocchetti. Docenti: g. pasini, 
g. Arnaldi. Cultori della Materia: 
F. ramponi, M. Sebis.
MIetItreBBIAtrICe 
per CoLZA 
A partire dalla raccolta della 
pianta, svolge l’intero processo 
di produzione della colza 
MA_03_2007_0128_0132_Design.indd130   130 20-04-2007   12:49:13
maggio 2007  Macchine Agricole 131
tramite innovativi congegni 
fino all’essiccazione. Tutte le 
operazioni vengono effettuate 
con la macchina in movimento. 
Il seme essiccato verrà poi 
impiegato per la produzione 
di biodiesel, scopo finale del 
progetto.
LAIKA 79 
La coltura combinata del cartamo 
e della vite può rappresentare una 
soluzione possibile e vantaggiosa 
per le aziende agricole che mirino 
all’autosufficienza energetica. 
Partendo da questa premessa 
e dall’analisi dei cicli stagionali 
delle due piante, il progetto 
prospetta una soluzione integrata 
per la gestione di entrambe, 
raggruppando in un unico veicolo 
q progetto mietitrebbiatrice per 
colza: paolo Bondi, Andrea Braga, 
Marina Caramagno, Alessandra 
Carosi, José pallero Sastre. 
Docenti: g. pasini, g. Arnaldi. 
Cultori della Materia: F. ramponi, 
M. Sebis.
le funzioni e le tecnologie utili 
alla semina e alla raccolta del 
cartamo, coltivato tra i filari, e alla 
potatura e sfogliatura delle viti.
ALgAe 
Il sistema nasce con l’idea di 
realizzare una coltura di alghe, 
finalizzata alla produzione di 
biodiesel per soddisfare il fabbisogno 
energetico di un consorzio agricolo. 
Le alghe si sviluppano su reti 
verticali, disposte in filari, e vengono 
raccolte da un impianto composto 
da tre macchinari cooperanti e 
sincronizzati.
p progetto Laika 79: A. Aloni, 
M. Bencini, L. Brambilla, 
M. Burberi, M. Busu. 
Docenti: g. pasini, g. Arnaldi, 
F. ramponi. Cultori della Materia: 
S. Clemente, M. Sebis.
u progetto BIodiamond: 
C. Alessandrini, g. Baldini, 
p. Bolzan, F. Castelli, 
g. Castronuovo. Docenti: g. pasini, 
g. Araldi, F. ramponi. Cultori della 
Materia: S. Clemente, M. Sebis.
pprogetto ALgAe: g. Aramini, 
r. Baraggi, M. Bellò Caronti, 
M. Blasoni, M. Cireddu. Docenti: 
g. pasini, g. Arnaldi. Cultori della 
Materia: F. ramponi, M. Sebis.
BIoDIAMoND
Si avvale di moderne tecnologie 
in grado di agevolare le fasi di 
trasformazione del miscanto, 
e risulta particolarmente utile 
nell’ipotesi di consorzi agricoli 
appositamente costituiti per la 
produzione di biocombustibili 
a partire da questa graminacea. 
Il concept Biodiamond è un veicolo 
teleguidato, destinato a raccogliere, 
macinare e imballare il miscanto. Il 
mezzo, di tipo cingolato, è in grado 
di circolare anche su strada, ed 
è dotato di un articolato sistema 
di carrucole a filo diamantato 
utili a tagliare la fitta boscaglia 
caratteristica di questa coltura.
potAto HArVeSt BIo8
Obiettivo del progetto è 
la coltivazione intensiva e 
meccanizzata della patata non-
food, destinata alla produzione di 
amido (utile a produrre bioetanolo 
e biomateriali), in cui le varie 
caratteristiche ed i diversi aspetti 
sono stati pensati per ridurre gli 
spazi ed i tempi necessari per la 
raccolta dei tuberi.
q progetto potato Harvest bio8: 
D. Agosto, r. Antonioli, 
F. Bariani, A. Bellotto, 
V. Casadio. Docenti: g. pasini, 
g. Arnaldi, F. ramponi. 
Cultori della  Materia: 
S. Clemente, M. Sebis.
MA_03_2007_0128_0132_Design.indd131   131 20-04-2007   12:50:05
ECONOMIA
PROGETTI
Macchine Agricole maggio 2007132
VeNDeMMIAtrICe 
DI preCISIoNe
Quella della vite è una coltura 
molto diffusa in Italia e, proprio per 
questo, può costituire una rilevante 
fonte di biomassa destinata alla 
produzione di energia attraverso 
il recupero dei sottoprodotti di 
lavorazione. A tal fine è stata 
realizzata una macchina, dalle 
LA teorIA 
DI HuBBert
Marion King Hubbert (1903-1989) lavorò come 
geofisico nei laboratori di ricerca della Shell 
Oil Company e fu autore di importanti ricerche 
di geofisica e geologia. In particolare, Hubbert 
mise a punto una legge per seguire l'evoluzione 
temporale della produzione di un qualsiasi 
giacimento di fonte fossile. 
Tale legge si basa sull'assunto che in una fase 
iniziale ogni giacimento viene sfruttato solo 
superficialmente, raggiungendo il massimo 
della produzione quando arriva circa a metà 
della sua capacità produttiva e registrando poi 
un progressivo decremento man mano che le 
tecnologie necessarie per sfruttarne la parte 
restante diventano più costose. L’andamento 
della produzione della risorsa nel tempo è 
ben rappresentata da una curva a campana, 
caratterizzata da una fase iniziale in lenta 
crescita, seguita da un graduale aumento 
fino al raggiungimento di un punto di massimo 
(picco di Hubbert), oltre il quale la produzione 
può soltanto diminuire. In principio, il geofisico 
basò la sua teoria sull'osservazione dei 
dati storici della produzione di carbone in 
Pennsylvania, giungendo solo in seguito ad 
una trattazione matematica generalizzata. 
Estrapolando la sua teoria al futuro della 
produzione di petrolio degli stati americani, nel 
1956 Hubbert fece la previsione che agli inizi 
degli anni ’70 gli USA avrebbero raggiunto il loro 
picco di produzione petrolifera. Le sue conclusioni 
furono inizialmente accolte con scetticismo dagli 
ambienti scientifici ed economici, opinione che 
cambiò radicalmente proprio nei primi anni ’70, 
quando effettivamente gli Stati Uniti raggiunsero 
il previsto picco di produzione. 
La concomitanza di questi eventi con le crisi 
petrolifere del 1973 e del 1979 fece di Hubbert 
uno dei geofisici più famosi del mondo.
dimensioni estremamente ridotte, 
in grado di transitare nell’interfilare 
ed effettuare meccanicamente le 
varie fasi del processo produttivo: 
la sfogliatura delle piante, 
il diradamento dei grappoli 
e la loro selezione per mezzo 
di uno spettrometro, lo stivaggio, 
lo scarico dell’uva e la raccolta 
degli scarti.
p progetto Vendemmiatrice di precisione: J. L. Alhaja, g. Bellini, 
g. Caprini, M. Carrett. Docenti: g. pasini, g. Arnaldi, F. ramponi. 
Cultori della Materia: S. Clemente, M. Sebis.
B.t.t. BIo trAIN 
trANSport
Si tratta di un mezzo di 
trasporto su rotaia, che stiva e 
compatta la biomassa prodotta 
da piccole comunità mentre 
la conduce alla centrale 
energetica di riferimento. Il 
modello progettuale, ambientato 
in una zona pedemontana 
dell’Emilia Romagna (ma 
che ben si presta ad essere 
esportato, su piccola e grande 
scala, in molte altre regioni 
italiane), ha come obiettivo non 
secondario la riqualificazione 
ed il ripopolamento di zone 
periferiche che, grazie ad un 
sistema di autosussistenza 
energetica, potrebbero alimentare 
insediamenti ed attività 
produttive.
q progetto B.t.t. Bio train 
transport: A. Bairati, C. Battaglia, 
F. Bazzoli, D. Belotti, M. Carletti, 
M. Cazzaniga. Docenti: g. pasini, 
g. Arnaldi. Cultori della Materia: 
F. ramponi, M. Sebis.
MA_03_2007_0128_0132_Design.indd132   132 20-04-2007   12:50:14


Il design entra nel campo delle energie rinnovabili e porta alla progettazione
di nuove macchine. Per la raccolta e la lavorazione della biomassa di origine gricola
e forestale

Macchine per raccogliere energia

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

Archivo Digital UPM

Servicio de Coordinación de Bibliotecas de la Universidad Politécnica de Madrid

AIR Universita degli studi di Milano