Le biomasse per una produzione energetica sostenibile - Biomasse

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Le biomasse per una produzione energetica sostenibile


Intervista a Giacobbe Braccio

A seguito degli obiettivi fissati dall’Unione Europea sull’utilizzo dell’energia e dello schema del pacchetto 20-20-20 l’Italia ha assunto la responsabilità di coprire entro il 2020 almeno il 17% degli usi finali di energia esclusivamente da fonti rinnovabili e di ridurre del 14% le emissioni di CO2 in atmosfera rispetto ai valori di riferimento del 2005.

Giacobbe Braccio, Responsabile dell’Unità Tecnica Tecnologie Trisaia (UTTRI), ci ha spiegato quale ruolo riveste la filiera delle biomasse per una produzione energetica sostenibile e rinnovabile.

Ing. Braccio, cosa s’intende generalmente per “biomassa”?
Con il termine biomassa possiamo intendere in termini semplici e con alcune eccezioni, qualsiasi sostanza di matrice organica, vegetale o animale, destinata a fini energetici, alla produzione di fertilizzante agricolo e in generale alla chimica verde i cui principi generali sono rivolti ad sostituire anche nei prodotti, tipo quelli plastici, l'uso di fonti fossili con materie prime rinnovabili.
Tra le biomasse si annoverano genericamente:

  • Residui del settore forestale
  • Residui del settore agricolo (paglie, residue di potature ecc)
  • Piante espressamente coltivate per scopi energetici
  • Scarti dell’industria (legno ecc)
  • Scarti delle aziende zootecniche
  • Parte organica dei rifiuti solidi urbani

Quali sono i possibili impieghi energetici della biomassa?
Gli impieghi finali delle biomasse sono orientati verso la produzione di energia termica, (acqua calda, riscaldamento, utenze industriali), energia elettrica e biocarburanti.
Alcuni di questi impieghi utilizzano direttamente la biomassa allo stato naturale, senza modifiche alla sua struttura originaria, (ad esempio la legna), altri usi invece, richiedono dei “processi di trasformazione complessi” della biomassa per consentire una maggiore versatilità del suo utilizzo energetico rivolto in particolare (ma non solo) ad alcune applicazioni tecnologiche di tipo “convenzionale” (stufe, caldaie ecc).
In quest’ultimo caso, durante il processo di “trasformazione” della biomassa, si può passare solitamente da una forma solida della biomassa allo stato naturale, caratterizzata da bassi valori di densità energetica e di difficile uso, ad una forma liquida o gassosa della stessa, caratterizzata da una densità energetica notevolmente più alta, più facilmente utilizzabile e flessibile.
Altri processi di trasformazione diffusi, possono riguardare forme di “addensamento energetico” della biomassa: da una forma solida naturale se ne ottiene un’altra, di forma sempre solida e ad alto rendimento energetico grazie a processi di essiccamento e/o compressione.

In che modo lo sviluppo delle biomasse come risorsa impiegata nei processi di conversione energetica può consentire di ottenere il massimo rendimento possibile con livelli minimi di emissioni in atmosfera?
L’ottimizzazione nell’uso delle biomasse per impieghi energetici dipende principalmente da aspetti relativi alla loro qualità e alla loro disponibilità di mercato. Proprio perché si sta cercando di favorire una disponibilità sempre crescente di alcuni tipi di biomassa di qualità standardizzata, si sono create parallelamente le condizioni per lo sviluppo di tecnologie ad alto rendimento energetico e con ridotte emissioni di sostanze inquinanti in atmosfera. Biomasse e tecnologie ad esse applicate sono infatti due aspetti non dissociabili quando parliamo di rendimento energetico e di emissioni in atmosfera.

Tra le varie tipologie di biomassa attualmente presenti, qual’é in Italia la fonte più usata per impieghi energetici?
Tenuto conto che il consumo delle biomasse per impieghi energetici in Italia è molto elevato, (predominano gli usi termici diretti con approvvigionamento autonomo o con canali non formalizzati), la fonte più usata è il legno per combustione diretta1, seguono gli scarti dell’agricoltura solidi e liquidi, infine gli scarti dell’industria del legno. Queste biomasse vengono destinate principalmente ad usi termici diretti, ma anche per produrre energia elettrica.

Quali caratteristiche presentano le biomasse impiegate nel processo di combustione diretta?
Bisogna innanzitutto considerare che il potere calorifico delle biomasse è sensibilmente inferiore a quello dei combustibili fossili ed è variabile in funzione della tipologia utilizzata, (specie legnosa, presenza di corteccia, biomassa erbacea, ecc.). Inoltre il potenziale energetico delle biomasse impiegate al loro stato naturale per la combustione diretta è influenzato dalla quantità d’acqua che esse contengono (tenore idrico). Al crescere del tenore idrico, il potenziale energetico della biomassa diminuisce. La quantità di acqua contenuta nella biomassa influenza non solo il suo potenziale energetico, ma anche le condizioni all’interno dei generatori di calore degli apparecchi di combustione. Ciò dipende dall’aumento del tempo di residenza necessario per il completamento delle reazioni chimiche, (più è alto il tenore idrico, più tempo occorrerà alla biomassa per trasformarsi in energia, con una conseguente diminuzione della massima temperatura di combustione).

Può descriverci, in sintesi, altri processi di trasformazione delle biomasse che  permettono di ricavare energia?

Dal punto di vista tecnologico e industriale, oltre alla combustione diretta, i processi maturi per la valorizzazione energetica della biomassa sono la produzione di biogas da fermentazione anaerobica di reflui zootecnici, civili o agro-industriali, e la produzione di biocombustibili liquidi di prima generazione2.
I processi di gassificazione e pirolisi e la produzione di biocombustibili liquidi di seconda generazione3 sono ad un livello di maturità tecnologica fino ad oggi provvisorio e, a seconda del tipo di applicazione e di biomassa utilizzata, ancora in fase di sviluppo.

Quali esempi di tecnologie e di apparecchi sono disponibili in Europa per la valorizzazione energetica delle biomasse?
Dipende dal tipo di impiego negli usi finali: ad esempio, i più comuni sono gli apparecchi termici alimentati a biomassa legnosa disponibili sul mercato a partire da pochi kW, adatti per il riscaldamento domestico di singole stanze o piccole unità abitative, fino ad arrivare ad impianti di grossa taglia con potenze superiori al MW, impiegati per il riscaldamento di grandi utenze, reti di teleriscaldamento e produzione di calore ad uso industriale. Inoltre ci sono impianti di taglia molto grande, superiore a 100 MW, in cui solitamente si utilizza una co-combustione di biomassa e carbone. Esistono poi impianti cogenerativi o trigenerativi dove si ha la produzione simultanea in un unico processo di energia termica/refrigerante, elettrica o meccanica. Tali impianti sono utilizzati per applicazioni in ambito industriale o al servizio di reti di teleriscaldamento o raffrescamento. Infine, sono molto diffusi in alcune nazioni europee, (tra cui l’Austria), piccoli impianti rurali di teleriscaldamento a biomasse, (con potenza compresa tra le centinaia di kW e i 10 MW). In Italia gli impianti di questo tipo sono solo alcune decine ma il settore è di sicuro interesse e in grande espansione.

Le biomasse possono davvero rappresentare un modello di produzione energetica sostenibile e rinnovabile?

Le biomasse, se utilizzate in modo corretto in tutte le fasi, (accrescimento, raccolta, conferimento e conversione energetica), rappresentano allo stato attuale, una fonte di energia rinnovabile e disponibile localmente; il loro impiego può, in modo sempre crescente, consentire la produzione di energia e calore, limitando parallelamente le emissioni complessive di CO2.

 

Note:
  1. La combustione “diretta” viene considerata come il principale processo di conversione energetica delle biomasse allo stato naturale, (attualmente è il processo più sviluppato al mondo), e avviene attraverso una veloce distruzione termica delle stesse. L’incenerimento ad esempio, viene considerato come una tradizionale forma di combustione diretta. 
  2. Sono biocombustibili che utilizzano come materia prima alcuni “prodotti” alimentari. Ad esempio, per la produzione di bioetanolo vengono adoperate le colture amidacee o zuccherine (mais, canna da zucchero ecc). Per la produzione di biodiesel invece, sono utilizzate le colture oleagionose, (girasole, soia, olio di palma ecc).
  3. Sono biocombustibili, derivati da biomasse “lignocellulosiche” (stocchi di mais, paglie, residui di potature ecc.) generalmente non utilizzate a fini alimentari. I processi biotecnologici o termochimici attraverso cui si ricavano biocombustibili da questi tipi di biomassa sono di natura molto complessa.

 

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 Roma, 22 settembre 2010

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