Biomassa - Tesina

LE BIOMASSE

ntroduzione: le fonti d’energia si distinguono in fonti primarie e fonti secondarie; le fonti

I

primarie si dividono a loro volta in rinnovabili e in non rinnovabili. Sono fonti primarie

rinnovabili: l’energia raggiante del Sole, detta anche energia solare, l’energia idraulica o

energia idrica, l’energia eolica, l’energia del moto ondoso, l’energia delle maree o

mareomotrice, l’energia chimica delle sostanze organiche continuamente prodotte sulla

Terra (biomasse), l’energia termica derivante dal gradiente di temperatura sia della Terra

(energia geotermica) sia degli oceani o degli altri bacini.Sono fonti primarie non

rinnovabili: l’energia chimica immagazzinata nei combustibili fossili, l’energia nucleare,

immagazzinata nei materiali radioattivi fissili. Posto a se stante occupa l’energia di fusione

nucleare (disponibile in futuro) che, pur non essendo a rigore rinnovabile, ha come

combustibile l’idrogeno, che può considerarsi inesauribile. La previsione di una progressiva

estinzione delle fonti tradizionali ha spinto alla ricerca e all’utilizzo di fonti energetiche

convenzionali, tra cui hanno particolare interesse: l’energia solare, l’energia nucleare,

l’energia geotermica.

Per “biomassa” s’intende tutto ciò che ha matrice organica e che, essendo ad alto contenuto

di carbonio, è perciò portatore di una grande energia chimica che si sprigiona nella

combustione. Le principali tipologie di biomassa sono ad ogni modo residui forestali, scarti

dell’industria di trasformazione del legno, scarti delle aziende zootecniche e rifiuti solidi

urbani.

Storia della biomassa: Il sole è la fonte energetica che alimenta la vita sulla terra: esso dà

vita alle piante che diventano cibo per gli animali e, attraverso le differenze di temperatura,

dà origine al vento, alla pioggia ed alle onde.

L’uomo ha adattato il suo stile di vita alla disponibilità del sole. Per ovviare alla

discontinuità dell’irraggiamento solare nel passato si migrava alla ricerca di climi più caldi.

L’invenzione più importante nella storia dell’umanità è stata la scoperta del fuoco perché,

attraverso la combustione del legno, fornisce la luce se è buio, riscalda se fa freddo,

protegge dagli animali predatori e permette di cuocere i cibi.

Nel corso dell’evoluzione l’uomo ha continuato a sviluppare le tecniche della combustione

imparando a cuocere l’argilla e fondere i metalli, producendo utensili sempre più sofisticati,

ma il legno rimaneva comunque la materia prima più utilizzata.

Le deforestazioni più importanti sono avvenute nei secoli a cavallo del primo millennio e

hanno prodotto un danno ecologico permanente su intere regioni della terra.

Fino al XVIII secolo le uniche forme di energia meccanica usate erano il vento e l’acqua

(grazie ai mulini); con l’invenzione della macchina a vapore divenne possibile ottenerla

bruciando legno.

L’esigenza di sempre maggiori quantità di combustibile spinse l’uomo ad utilizzare le

risorse non rinnovabili della terra (carbone, petrolio etc.) immagazzinate per milioni di anni

nel sottosuolo e ritenute infinite: è sull’utilizzo di queste fonti di energia che si è costruita la

Rivoluzione industriale.

Il progressivo miglioramento delle tecniche di combustione ha permesso di ottenere grandi

quantità di energia in modo costante; ciò ha reso possibile creare negli edifici un comfort

artificiale senza dipendere dal ciclo discontinuo del sole. In questo modo l’uomo e

l’architettura hanno cominciato ad allontanarsi dalla natura senza neppure accorgersene.

Le fonti di biomassa:

Sulla Terra ci sono molti esseri viventi e molto materiale organico (cioè proveniente da

esseri viventi): tutto ciò può essere considerato fonte di biomassa.

Le piante costituiscono la fonte più comune di biomassa. Sono state utilizzate sotto forma di

legno, torba e paglia per migliaia di anni, ma oggi il mondo occidentale fa molto meno

affidamento su questo combustibile ad alto potere energetico. Questo dipende dall’opinione

generale che il carbone, il petrolio o l’energia nucleare siano più puliti, più efficienti e

maggiormente in linea con il progresso e la tecnologia. Tuttavia quest’opinione non è

corretta. Le piante possono essere coltivate appositamente per la produzione di energia o

possono essere raccolte dall’ambiente naturale; come le foreste pluviali: questi ecosistemi

tropicali sono specializzati nella produzione di una vasta quantità di biomassa da un suolo

povero.

Le piantagioni di solito usano tipi di piante capaci di produrre una gran quantità di biomassa

in tempi brevi e in modo sostenibile. Si può trattare di alberi (come pini ed eucalipti) o altre

piante a crescita veloce (come canna da zucchero, mais o soia).

Possono essere usati per la produzione di energia anche rifiuti industriali che contengono

biomassa. Ad esempio, la melma che resta dalla produzione di alcolici (nota come vinaccia)

può essere lavorata per produrre gas infiammabile. Altri rifiuti utili comprendono gli scarti

della produzione di cibi e la lanugine dall’industria tessile e cotoniera.

I rifiuti agricoli, infine, sono una fonte potenziale di grandi quantità di biomassa. Essi

comprendono gli scarti dei raccolti (tra cui quelli della selvicoltura), le produzioni

danneggiate o in eccesso e lo sterco animale. Se i residui e gli scarti di produzione di canna

da zucchero, selvicoltura e grano, oltre al letame, fossero convertiti in energia, si potrebbe

soddisfare con essi il 30% della richiesta mondiale.

Come la biomassa può diventare una fonte di energia:

Il modo più semplice per estrarre energia dalla biomassa è darle fuoco. Nel Terzo Mondo

questo uso della biomassa non è controllato e costituisce certamente una grossa porzione

dell’energia prodotta da biomassa nel mondo, la quale costituisce il 15% dei consumi

energetici mondiali. Un problema che presenta questo sistema è la sua poca efficienza. Con

un fuoco aperto, infatti, la maggior parte dell’energia termica prodotta (il calore) viene

sprecata, piuttosto che essere utilizzata per cuocere o per altri scopi. Un modo di migliorare

l’efficienza del focolare, nei paesi in via di sviluppo, è la costruzione di cucine con fango e

pezzi di ferro.

Tuttavia, bruciare la biomassa non è l’unico modo di trarne energia, ma si può procedere

anche per gassificazione o fermentazione.

Gassificazione

Questo processo produce una mistura gassosa infiammabile di idrogeno, monossido di

carbonio e metano, oltre ad altri prodotti non infiammabili. Questo risultato viene ottenuto

in parte bruciando la biomassa e in parte facendola cuocere (utilizzando il calore della

combustione parziale) in presenza di carbone (un sottoprodotto naturale della combustione

di biomassa). Il gas così ottenuto può essere usato per esempio al posto della benzina e

riduce la potenza di uscita dell'autoveicolo del 40%. È possibile che in futuro questo

carburante divenga una tra le fonti di energia principali per gli impianti elettrici.

Fermentazione

Per ottenere energia dalla biomassa attraverso la fermentazione esistono due diversi modi.

Il primo consiste nell’aggiungere un opportuno “cocktail” di batteri alla biomassa ed acqua

in un contenitore sigillato (in modo che non vi entri ossigeno). Il prodotto della

fermentazione è principalmente metano (un gas infiammabile, lo stesso che si usa per il

riscaldamento e la cucina in casa), un eccellente combustibile. Questo processo elimina la

biomassa dall’acqua e può quindi essere utilizzato anche in un impianto di depurazione.

Se la biomassa usata proviene invece da (o può essere trasformata in) zucchero, allora si può

aggiungere lievito. La fermentazione che segue produce alcool, che è un combustibile ad

alto potere energetico e quindi molto indicato per alimentare autoveicoli.

Alcuni carburanti ecologici:

IL BIOETANOLO

Il bioetanolo è "etanolo" (liquido comunemente noto con il nome di alcool etilico) prodotto,

solitamente, mediante un processo di fermentazione delle biomasse vegetali: in particolare,

di prodotti agricoli ricchi di zucchero, quali la canna da zucchero, i cereali, gli amidacei, etc.

Con tecniche avanzate in fase di sviluppo, è possibile produrre bioetanolo anche da

biomasse cellulosiche, come gli alberi e le graminacee. Nel settore dell'auto e dei

trasporti, il bioetanolo può essere impiegato come componente per benzine (migliorando le

prestazioni in termini di ottani e di emissioni di scarico) in percentuali fino al 20% senza

modificare il motore, o anche puro in appositi motori, come il Flex. Il bioetanolo è usato

pure come combustibile in alcuni tipi di termocamini, sfruttandone il potere calorico per

scaldare gli ambienti. Il processo di produzione del bioetanolo genera, a seconda della

materia prima agricola usata, diversi sottoprodotti con valenza economica, utilizzabili come

mangime, per la cogenerazione ecc.

IL BIODIESIEL

Il Biodiesel è un gasolio derivante da prodotti agricoli in particolare olio di colza e di

girasole, è un combustibile biodegradabile e sicuro; consente di ridurre le emissioni

inquinanti nell'atmosfera; in particolare la mancanza di zolfo permette la graduale

eliminazione di questa sostanza dall'atmosfera eliminando uno dei fattori principali della

formazione di piogge acide. Un altro aspetto importante dal punto di vista ecologico è la

quantità di anidride carbonica che il Biodiesel rilascia durante la combustione, che è

esattamente quella assorbita dalle piante durante la loro crescita, ciò offre la possibilità di

evitare l'accumulo di anidride carbonica in atmosfera.

L'uso del Biodiesel non crea nessuna condizione negativa per il funzionamento e l'usura dei

motori e le prestazioni risultano essere del tutto assimilabili a quelle ottenuto con gasolio

tradizionale (i consumi rientrano in quelli previsti dalle case costruttivi), consentendo resa

ed affidabilità. Il confronto delle prestazioni con gasolio minerale a pieno carico del motore

al banco, indica una riduzione della fumosità a seguito delle assenza di composti aromatici.

L'assenza di ossido di zolfo permette una maggiore efficienza delle marmitte catalitiche,

ottenendo una sensibile riduzione dell'emissione di idrocarburi incombusti.

Con il Biodiesel è possibile operare a bassa temperatura dei fumi in quanto non si presenta il

fenomeno della condensa. Questo si traduce in una condizione operativa che prevede un

minore accesso di aria, cioè minor perdita di calore sensibile nei fumi, quindi una maggiore

efficienza. Il basso contenuto di ceneri, in particolare l'assenza di ossidi di vanadio presenti

dei gasoli minerali, elimina il rischio di corrosione ad alte temperature. Il monitoraggio

effettuato su caldaie non ha evidenziato particolari problemi.

Per le sue caratteristiche Biodiesel è ormai utilizzato nei motori di autobus, trattori, camion

e impianti di riscaldamento. Sono sempre di più le amministrazioni comunali e le aziende

di trasporti che utilizzano questo prodotto per ridurre le emissioni inquinanti.

IL BIOFUEL

Nel medio-lungo termine Eni intende sviluppare processi radicali nella produzione di

biocarburanti.

Secondo la Normativa Europea 2020 e la direttiva sulla Fuel Quality, i biocarburanti

dovranno contribuire a fornire un'energia rinnovabile alternativa ai combustibili fossili nel

settore dei trasporti, purché prodotti secondo criteri di sostenibilità e non in competizione

con il settore alimentare, con quote progressive fino al 2020.

L’impiego dei biocarburanti offre vantaggi ambientali legati all’assenza di emissioni

inquinanti (zolfo e idrocarburi poliaromatici), minori emissioni di gas serra, anche se

consente rese energetiche inferiori rispetto ai combustibili fossili.

L’attività di Eni è concentrata sulla produzione di biocarburanti con prestazioni elevate -

es. biofuel pro diesel con numero di cetano superiore al gasolio tradizionale – e di bio-

energia attraverso la conversione di biomasse non edibili.

EcofiningTM

Eni ha sviluppato la tecnologia , in collaborazione con il partner UOP, che