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BIOMASSA
Biocombustibile, multi usi,
pulito e rinnovabile
Il termine BIOMASSA riunisce materiali di natura eterogenea, dai residui forestali agli scarti dell'industria di trasformazione del legno o delle aziende zootecniche. Si possono definire Biomasse tutti i materiali di origine organica provenienti da reazioni fotosintetiche (il processo che permette alle piante di convertire l'anidride carbonica in materia organica sfruttando l’energia solare). La BIOMASSA, quindi, è costituita da sostanze biologiche di origine animale o vegetale che opportunamente trattate possono essere trasformate in energia. I vegetali, grazie al processo chiamato “fotosintesi clorofilliana”, immagazzinano energia dal sole convertendo l’anidride carbonica catturata dall’atmosfera in massa biologica. Foreste, boschi, prati, sono grandi serbatoi di Biomassa grazie alla possibilità di raccolta di sfalci, piante e alberi, tutto ciò che si ottiene come materiale di risulta da manutenzione. In alcuni casi addirittura alcune città (le più fortunate) possono diventare buoni bacini di produzione di BIOMASSA, grazie alla frazione umida dei rifiuti, che se raccolta adeguatamente, unita al materiale di potatura e taglio di piante e giardini può avere grande valore.
Con i prodotti di scarto agricoli si estraggono i Biocarburanti
Dai rifiuti organici una
fonte energetica rinnovabile
La biomassa utilizzabile ai fini energetici consiste in tutti quei materiali organici che possono essere utilizzati direttamente come combustibili o trasformati in combustibili liquidi o gassosi, negli impianti di conversione, per un più comodo e vasto utilizzo. La biomassa può essere utilizzata in vari modi:
- bruciata per produrre energia termica (in particolare il legno);
- fermentata in appositi digestori dove alcuni batteri la trasformano in GAS (BIOGAS);
- alimentazione di elettrodomestici e apparati vari atti a migliorare la qualità della vita;
- utilizzata per la produzione di biocarburante (biodiesel da olio di colza, etanolo o alcool etilico da cereali e ortaggi ricchi di zucchero) che può essere impiegato come combustibile per motori a scoppio;
In molti paesi si stanno sperimentando colture speciali atte a produrre biomassa per la trasformazione in biocarburanti e biogas. Solo nel nostro, paese si stima, vi siano 250.000 ettari incolti (grazie alle direttive comunitarie sulle eccedenze agroalimentari) che potrebbero essere impiegati per la produzione di biomassa vegetale, e quindi energia rinnovabile, garantendo un uso adeguato del territorio e nuova occupazione. In Italia le biomasse coprono circa il 2,5% del fabbisogno energetico, con un apporto di anidride carbonica in atmosfera che può essere considerato virtualmente nullo poiché la quantità di CO2 rilasciata durante la combustione è equivalente a quella assorbita dalla pianta durante il suo accrescimento. Perché questo processo sia effettivamente considerabile neutro in termini di produzione di gas serra, deve essere mantenuta la ciclicità del processo riproducendo sempre la biomassa utilizzata. Le biomasse possono essere utilizzate in impianti di produzione termica di dimensioni diverse, dimensioni strettamente legate alle caratteristiche del territorio e alla reperibilità del suddetto combustibile in zone limitrofe. Da studi svolti dal Consiglio Nazionale delle Ricerche in collaborazione con ENEA e Università la Sapienza di ROMA è emerso che le biomasse possono essere impiegate per produrre circa 120.000 GWh di energia elettrica all’anno, pari al 40% del fabbisogno di energia elettrica. Più in dettaglio: dalla fermentazione di una tonnellata di biomassa si possono ottenere (a seconda della qualità e del tipo di materiale organico) dai 70 ai 150m³ di Biogas che immessi in un sistema di cogenerazione possono produrre fino a 190 kWh di elettricità.
In termini semplici, con l'energia di 1 kg di biomassa:
- un ferro da stiro (1 000 W) è scaldato per circa 10 minuti
- un televisore (80 W) funziona per circa 1 ora e 45 minuti
- una lampadina (60 W) resta accesa per circa 2 ore e 20 minuti
- un'automobile elettrica per 1 chilometro senza emissioni di CO2.
Quali sono gli utilizzi possibili della BIOMASSA ?
- può essere bruciata per avere energia termica (in particolare il legno), come Vapore e Energia elettrica;
- può essere fermentata in appositi digestori dove alcuni batteri la trasformano in GAS (BIOGAS);
- può essere utilizzata per la produzione di biocarburante (biodiesel da olio di colza, etanolo o alcool etilico da cereali e ortaggi ricchi di zucchero) da impiegare come combustibile per motori a scoppio.
Le diverse tecnologie
produttive
Le fasi di produzione
La produzione di biogas si articola nelle seguenti fasi:
- Fase aerobica transitoria, che avviene grazie alla presenza di ossigeno: comporta un aumento della mineralizzazione delle sostanze organiche, con produzione di anidride carbonica ed acqua. È costituita da una rapida degradazione dei rifiuti che si compie in un periodo variabile da alcune ore a qualche giorno in funzione della profondità degli strati e del loro grado di compattazione;
- Fase anaerobica: suddivisa in una prima fase acida ed in una seconda metanigena che subentra una volta esaurito l'ossigeno presente, è una trasformazione più lenta e incompleta, che produce anidride carbonica e metano.
Il BIOGAS è una miscela di vari tipi di gas, composti principalmente da metano, prodotti dalla fermentazione batterica in anaerobiosi (assenza di ossigeno) dei residui organici provenienti da residui vegetali o animali.
I residui utili possono avere origine diverse, come scarti:
- dell'industria agroalimentare;
- dell'industria alimentare;
- dell'industria zootecnica,
oppure si possono utilizzare colture appositamente coltivate allo scopo di essere raccolte e trinciate per produre biomassa come:
- mais;
- sorgo zuccherino;
- grano;
- canna comune;
- oppure alghe (attualmente in via sperimentale).
Il processo di produzione parte dalla decomposizione del materiale organico da parte di alcuni tipi di batteri, producendo anidride carbonica, idrogeno molecolare e metano (metanizzazione dei composti acidi).
Struttura dell'impianto
Nella foto a lato, un cassone alimentatore, con relative coclee di trasporto prodotto, di un impianto di biogas; più in basso un autobus in servizio pubblico alimentato a BIOGAS
Nel caso di depurazione di reflui in loco, dal punto di vista impiantistico, un sistema per la produzione di biogas è costituito da:
- Serbatoio in cui viene depositata la biomassa (fanghi essiccati) e periodicamente aggiunta quella fresca; per aumentare la percentuale di umidità della sostanza organica di partenza si aggiunge solitamente un minimo d'acqua;
- Dispositivo di regolazione della portata, che consente al refluo di entrare per gravità nell'impianto;
- Miscelatore, necessario per garantire una certa omogeneità del liquame ed evitare il formarsi di eventuali sedimenti.
- Digestore anaerobico, ermeticamente chiuso e coibentato, in cui il liquame precipita nella parte inferiore, mentre il biogas gorgoglia verso la parte superiore del digestore;
- Recipiente esterno dove viene convogliato il liquame digerito (biofertilizzante);
- Serbatoio finale di stoccaggio (biogas).
Nel caso della discarica, si può operare un'impermeabilizzazione dei cumuli di rifiuti, trasformando in pratica la discarica in un contenitore di accumulo del biogas, al cui interno avviene la decomposizione della frazione organica contenuta nei rifiuti.
