Biomassa

Definizione     

Si definisce Biomassa adatta alla combustione qualsiasi sostanza di matrice vegetale in forma solida, destinata ai fini energetici. Sono quindi biomasse, oltre alle essenze coltivate espressamente per scopi energetici, tutti i prodotti delle coltivazioni agricole e della forestazione, compresi i residui delle lavorazioni agricole e della silvicoltura, gli scarti dei prodotti agro-alimentari destinati all’alimentazione umana, i residui non trattati chimicamente, dell’industria della lavorazione del legno e della carta. La brevità del periodo di ripristino fa si che le biomasse rientrino tra le fonti energetiche rinnovabili, in quanto il tempo di sfruttamento della sostanza è paragonabile a quello di rigenerazione. Poiché nel concetto di rinnovabilità di una fonte energetica è insita anche la sostenibilità ambientale, sarà necessario che le biomasse, con particolare riferimento a quelle di origine forestale, provengano da pratiche aventi impatto ambientale trascurabile o nullo (es. le operazioni di manutenzione boschiva).


 

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La Classificazione  

Le biomasse sono raggruppate in quattro categorie:

  1. Residui forestali e dell'industria del legno: derivano dagli interventi di manutenzione dei boschi, dalla lavorazione del legno
  2. Sottoprodotti agricoli: paglie, stocchi, ramaglie di potature, sarmenti di vite
  3. Residui agroindustriali: sanse, vinacce, noccioli, lolla di riso provenienti dall'industria alimentare
  4. Colture energetiche: sono finalizzate alla produzione energetica oppure alla produzione di biocombustibile

I combustibili solidi, liquidi o gassosi derivati da questi materiali (direttamente o in seguito a processi di trasformazione) sono definiti biocombustibili mentre qualsiasi forma di energia ottenuta con processi di conversione dai bio-combustibili è definita bio-energia.
La conversione energetica avviene principalmente attraverso processi termochimici e biochimici.

 

Possiamo riunire i processi di conversione in energia dalle biomasse in due grandi categorie:

  • Processi biochimici
    I processi biochimici vengono impiegate per le biomasse in cui il rapporto C/N (rapporto tra Carbonio ed Azoto)sia inferiore a 30 e l'umidità alla raccolta sia superiore al 30%. Permettono di ricavare energia per reazione chimica dovuta al contributo di enzimi, funghi e micro-organismi che si formano nelle biomasse sotto particolari condizioni. Vengono utilizzati per questi processi le colture acquatiche, sottoprodotti colturali, reflui zootecnici, scarti di lavorazione.
  • Processi termochimici
    I processi termochimici vengono utilizzati per le biomasse in cui il rapporto C/N sia superiore a 30 e il contenuto dell'umidità non superi il 30%. Si basano sull'azione del calore che permette le reazioni chimiche necessarie a trasformare la materia in energia. Per la conversione termochimica vengono utilizzati la legna e tutti i suoi derivati, i sottoprodotti colturali di tipo ligno-cellulosico e scarti di lavorazione.

I processi termochimici sono:

  • Combustione: è il più semplice dei processi termochimici e consiste nell'ossidazione completa del combustibile a H2O e CO2;
  • Gassificazione: il processo di gassificazione consiste nella trasformazione di un combustibile solido o liquido, nel caso specifico della biomassa, in combustibile gassoso, attraverso una decomposizione termica (ossidazione parziale) ad alta temperatura. Il gas prodotto è una miscela di H2, CO, CH4, CO2, H2O (vapore acqueo) e N2, accompagnati da ceneri in sospensione e tracce di idrocarburi (C2H6). La proporzione tra i vari componenti del gas varia notevolmente in funzione dei diversi tipi di gassificatori, dei combustibili e del loro contenuto di umidità;
  • Pirolisi: è un processo di degradazione termica di un materiale (nello specifico la biomassa) in assenza di agenti ossidanti (aria o ossigeno) che porta alla produzione di componenti solide, liquide e gassose.

I processi biochimici riguardano essenzialmente la Digestione Anaerobica, ossia la degradazione della sostanza organica in assenza di ossigeno ad opera di alcuni ceppi batterici. Questo processo interessa la biomassa con un alto grado di umidità (reflui zootecnici, la parte organica dei rifiuti solidi urbani ecc.) portando alla produzione di biogas (CH4 e CO2) e può avvenire sia nelle discariche che in reattori appositamente progettati chiamati digestori. Attualmente si stanno sviluppando processi di Co-Combustione e di Co-Gassificazione volti a utilizzare nello stesso impianto biomasse e combustibili tradizionali come il carbone.