Energia dalla biomassa

In sintesi, i processi di conversione in energia delle biomasse possono essere ricondotti a due grandi categorie: processi termochimici e processi biochimici. 

Processi termochimici: i processi di conversione termochimica sono basati sull'azione del calore che permette le reazioni chimiche necessarie a trasformare la materia in energia e sono utilizzabili per i prodotti ed i residui cellulosici e legnosi in cui il rapporto C/N abbia valori superiori a 30 ed il contenuto di umidità non superi il 30%. Le biomasse più adatte a subire processi di conversione termochimica sono la legna e tutti i suoi derivati (segatura, trucioli, ecc.), i più comuni sottoprodotti colturali di tipo ligno-cellulosico (paglia di cereali, residui di potatura della vite e dei fruttiferi, ecc.) e taluni scarti di lavorazione (lolla, pula, gusci, noccioli, ecc.). 

Processi biochimici: i processi di conversione biochimica permettono di ricavare energia per reazione chimica dovuta al contributo di enzimi, funghi e microrganismi, che si formano nella biomassa sotto particolari condizioni, e vengono impiegati per quelle biomasse in cui il rapporto carbonio/azoto sia inferiore a 30 e l'umidità alla raccolta superiore al 30%. Risultano idonei alla conversione biochimica le colture acquatiche, alcuni sottoprodotti colturali (foglie e steli di barbabietola, ortive, patata, ecc.), i reflui zootecnici e alcuni scarti di lavorazione (borlande, acqua di vegetazione, ecc.), nonché alcune tipologie di reflui urbani ed industriali. Le tecnologie attualmente impiegate nel biopower sono: cofiring, pirolisi, gassificazione, combustione, sistemi “small-modular”, digestione aerobica, digestione anaerobica e carbonizzazione.

Gassificazione

In materia di biomasse, la cosiddetta "gassificazione”, che è un processo termochimico, viene considerata una delle tecnologie più valide e promettenti ai fini della produzione di energia elettrica sia per quanto riguarda l'efficienza, sia per quanto riguarda l'impatto ambientale.

Cofiring

Al fine di ottimizzare gli impianti a carbone, è possibile utilizzare la biomassa come combustibile complementare al carbone. Questa soluzione è sicuramente una delle più economiche fra le opzioni energetiche offerte dalle fonti rinnovabili.

Pirolisi

La pirolisi è un processo di decomposizione termochimica di materiali organici ottenuto mediante l’applicazione di calore, a temperature comprese tra 400 e 800 gradi centigradi, in completa assenza di un agente ossidante, oppure con una ridottissima quantità di ossigeno (in questo ultimo caso il processo può essere descritto come una parziale gassificazione).

Combustione

La combustione di prodotti e residui agricoli si attua con buoni rendimenti, se si utilizzano come combustibili sostanze ricche di glucidi strutturati (cellulosa e lignina) e con contenuti di acqua inferiori al 35%.

Carbonizzazione

La carbonizzazione è un processo di tipo termochimico che consente la trasformazione delle molecole strutturate dei prodotti legnosi e cellulosici in carbone (carbone di legna o carbone vegetale), ottenuta mediante l’eliminazione dell’acqua e delle sostanze volatili dalla materia vegetale.

Digestione anaerobica

La digestione anaerobica è un processo di conversione di tipo biochimico che avviene in assenza di ossigeno e consiste nella demolizione, ad opera di microrganismi, di sostanze organiche complesse (lipidi, protidi, glucidi) contenute nei vegetali e nei sottoprodotti di origine animale.

Digestione aerobica

Consiste nella metabolizzazione delle sostanze organiche per opera di microrganismi, il cui sviluppo è condizionato dalla presenza di ossigeno.

L'uso delle biomasse come combustibili è vantaggioso per diversi motivi. Innanzitutto, non incrementa la quantità globale di anidride carbonica presente nell'atmosfera. Il processo di combustione delle biomasse, infatti, libera tanta CO2 quanta le piante ne assorbono nell'intero corso della loro vita.

Inoltre, l'utilizzo di biomasse quali residui forestali, agricoli e delle lavorazioni del legno, contribuisce a tenere puliti boschi e terreni e crea nuovi posti di lavoro. Ha quindi un positivo riflesso sull'occupazione che, soprattutto nelle zone rurali, si somma a una minore "dipendenza energetica" dai paesi produttori di combustibili fossili. Altri vantaggi consistono nella sua abbondanza, nella facilità di estrazione energetica, nel basso tenore di zolfo con la conseguenza di non contribuire alle piogge acide, nel fatto che il suo fine ciclo costituisce potenziale fertilizzante.

Le svariate tecnologie per ottenere energia da biomasse sono molto interessanti anche per il fatto che ottenere energia da questa fonte significa sfruttare materie prime che ora sono oggetto di inquinamento (discariche, fosse biologiche, boschi e terreni incolti e/o abbandonati ecc.); inoltre favorirebbe la convenienza a rimboschire a rotazione quelle superfici ora spoglie a tutto vantaggio della resistenza idrogeologica alle frane, il presidio e l'attività forestale permette inoltre una minor facilità dell'opera dei piromani.

Non si deve dimenticare, però, che anche lo sfruttamento delle biomasse ha un suo impatto ambientale. In alcuni casi l'uso della legna come combustibile, se non avviene seguendo un principio di sostenibilità (ovvero preoccupandosi di ricostituire il patrimonio di alberi tagliati), può portare alla progressiva deforestazione, processo attualmente in atto in alcune aree povere di risorse energetiche alternative.

Attualmente gran parte dell'energia fornita dalle biomasse deriva dalla legna da ardere. Vi sono alcuni paesi del terzo mondo, soprattutto africani, dove più del 70% del fabbisogno energetico è coperto dalla combustione della legna, una risorsa che, a causa dell'eccessivo sfruttamento, in certe zone non può essere considerata rinnovabile.

Inoltre, la coltivazione intensiva di alcune piante finalizzata alla successiva produzione di energia (le cosiddette colture energetiche), oltre a richiedere ampie porzioni di territorio per ottenere quantità di combustibili significative (terreni che vengono sottratti all'attività agricola per produzione alimentare), può comportare l'utilizzo di fertilizzanti ed altre sostanze inquinanti del suolo e delle acque.

Il teleriscaldamento

Un sistema di teleriscaldamento si compone di una rete di trasporto e di una centrale di produzione del calore, messi entrambi al servizio contemporaneamente di più edifici. La centrale di teleriscaldamento può utilizzare tecnologie cogenerative e/o fonti rinnovabili.

Una soluzione ottimale

Tra gli utilizzi innovativi del gas naturale un ruolo di primo piano spetta alla cogenerazione, ovvero la produzione combinata di energia elettrica e calore. La cogenerazione è l’uso combinato di un’energia primaria, come il gas naturale, per produrre in sequenza il calore e l’elettricità.