Conoscere la biomassa

La vegetazione che copre il nostro pianeta è un magazzino naturale di energia solare. La materia organica di cui è composta si chiama biomassa. Le biomasse si producono attraverso il processo di fotosintesi clorofilliana, durante il quale, grazie all'energia solare, l'anidride carbonica atmosferica e l'acqua del suolo si combinano per produrre gli zuccheri necessari per vivere. Nei legami chimici di queste sostanze è immagazzinata la stessa energia solare che ha attivato la fotosintesi. La fotosintesi è importantissima perché nutre la vita sulla Terra e perché asporta dall’atmosfera ben 2 x 1011 tonnellate di carbonio all’anno, con un contenuto energetico dell’ordine di 70 miliardi di tonnellate equivalenti di petrolio, ossia dieci volte il fabbisogno energetico mondiale annuo. Bruciando le biomasse, l'ossigeno atmosferico si combina con il carbonio in esse contenuto, mentre si liberano anidride carbonica e acqua e si produce calore. L'anidride carbonica torna nell'atmosfera e da qui è nuovamente disponibile ad essere re-immessa nel processo fotosintetico per produrre nuove biomasse. Le biomasse, dunque, sono una risorsa rinnovabile.

In campo energetico, il termine “biomassa” indica diversi prodotti di origine principalmente vegetale, e solo in misura minore animale, utilizzati per produrre energia: residui agricoli e forestali, scarti dell’industria del legno, come trucioli e segatura, "coltivazioni energetiche" (ovvero piante espressamente coltivate per scopi energetici), scarti delle aziende zootecniche e residui agro-alimentari (residui delle coltivazioni destinate all’alimentazione umana o animale come la paglia).

A cosa serve

Le principali applicazioni della biomassa sono: produzione di energia (biopower), sintesi di carburanti (biofuel) e sintesi di prodotti (bioproduct). In ambito energetico vengono utilizzate soprattutto le biomasse ligneo-cellulosiche (legname e sottoprodotti di colture erbacee, arboree e forestali), utilizzate come combustibile per diversi scopi: il riscaldamento domestico, la produzione di energia elettrica e gli usi industriali.

Dove si trova

Le biomasse sono una delle fonti rinnovabili maggiormente disponibili sul nostro pianeta. Il loro impiego, però, non è diffuso in maniera omogenea. La biomassa svolge un ruolo in tutti e tre i principali settori dell'energia: calore (e raffreddamento), energia elettrica e trasporto.

Un po’ di storia

Il fuoco, indiscutibilmente la più importante invenzione nella storia dell'uomo, è stato scoperto grazie alla combustione accidentale del legno. Il fuoco ha illuminato, riscaldato, protetto e nutrito l'uomo per migliaia di anni.

I processi biochimici

I processi biochimici funzionano grazie all’azione dei funghi e dei batteri che crescono nella biomassa in determinate condizioni di temperatura e umidità. Questi microrganismi digeriscono la materia organica liberando molecole di scarto (per loro), ma preziose per noi.

I processi termochimici

Tutti sanno che per accendere ed alimentare il fuoco occorre un materiale che brucia che, in termini tecnici, si definisce combustibile. Il combustibile da solo non basta perché il fuoco esista, occorre un altro elemento: il comburente

Il termine biofuel potrebbe riferirsi anche ai combustibili usati per la produzione di energia elettrica, ma in genere si riferisce ai combustibili liquidi impiegati nei mezzi di trasporto. I più comuni biofuel sono senza dubbio il bioetanolo sintetizzato dai carboidrati e il biodiesel (un estere) ottenuto da grassi e oli. Nonostante l’etanolo ottenuto dagli amidi e dagli zuccheri stia fornendo un buon contributo sotto il profilo energetico ed ambientale, in seguito verrà esaminato l’etanolo prodotto da biomassa cellulosica come piante erbacee e legnose, residui agricoli e forestali e da grandi quantità di scarti urbani e industriali. Infatti, mentre gli amidi e gli zuccheri costituiscono un modesto quantitativo di materiale derivante dalle piante, la cellulosa e l’emicellulosa, che sono polimeri delle molecole dello zucchero, rappresentano la maggior parte della biomassa. I benefici legati ai biofuels derivano dal fatto di avere un impatto ambientale più contenuto rispetto ai derivati del petrolio e di usare materiali di scarto che solitamente non vengono utilizzati. Infine, saranno brevemente analizzati altri due biofuel, il metanolo e i composti della benzina corretti.

Bioetanolo

L’etanolo risulta un prodotto utilizzabile anche nei motori a combustione interna come riconosciuto fin dall’inizio della storia automobilistica. Se, però, l’iniziale ampia disponibilità ed il basso costo degli idrocarburi avevano impedito di affermare in modo molto rapido l’uso di essi come combustibili, dopo lo shock petrolifero del 1973 sono stati studiati numerosi altri prodotti per sostituire il carburante delle automobili (benzina e gasolio).

Biodiesel

Gli oli vegetali, i grassi animali e i grassi da cucina riciclati possono essere trasformati in biodiesel usando una serie di tecnologie per realizzare in condizioni operative di bassa temperatura e pressione le reazioni chimiche che portano alla formazione di composti chiamati esteri.

Bioproduct

Qualunque composto sintetizzabile dai combustibili fossili può essere ugualmente prodotto dalla biomassa. Questi bioprodotti (bioproduct) sono realizzati pertanto da fonti energetiche rinnovabili e di solito la loro produzione necessita di quantitativi energetici inferiori rispetto ai loro omologhi basati sul petrolio.

Metanolo

Noto anche come alcol del legno, il metanolo è prodotto di solito dal gas naturale, ma può essere altresì sintetizzato dalla biomassa.

Il dilemma delle biomasse

Oggi vi è grande interesse verso l’utilizzo delle biomasse per la produzione di biocombustibili, che possono essere usati insieme ai combustibili fossili o possono addirittura sostituirli. Vi sono però alcuni aspetti che vanno considerati e che rendono discutibile il loro impiego su vasta scala