Biogas e Biomasse

Cosa sono le Biomasse

Si intende per biomassa "la frazione biodegradabile dei prodotti, rifiuti e residui di origine biologica provenienti dall’agricoltura (comprendente sostanze vegetali e animali), dalla silvicoltura e dalle industrie connesse, comprese la pesca e l’acquacoltura, nonché la parte biodegradabile dei rifiuti industriali e urbani". Questa è la formulazione prevista dalla Direttiva Europea 2009/28/CE, ripresa da tutta la legislazione ad essa riferente. E quindi, anche se sulla definizione stessa di biomassa vi sono e vi sono stati giudizi non univoci, essa è, al momento, quella universalmente più accettata. In effetti, il concetto di biomassa che si trova in letteratura presenta differenze più o meno forti. Sostanzialmente, si possono dividere le biomasse in due gruppi:

  • Concetto di biomassa dal punto di vista ecologico
  • Concetto di biomassa dal punto di vista energetico: le biomasse sono forme biotiche che possono essere usate come fonti di energia

Tipologie

Le biomasse possono essere caratterizzate da 3 diversi criteri:

  • il contenuto di acqua (la biomassa si trova in condizioni fresche o è stata asciugata?)
  • la sua origine (la biomassa proviene da piante, animali?)
  • vitalità (ci sono organismi morti o vivi al suo interno?)

Biomasse secondo origine:

  • Fitomassa: la biomassa proviene da piante
  • Zoomassa: la biomassa proviene da animali
  • Biomassa microbica: la biomassa proviene da microorganismi.

Biomassa secondo vitalità.

  • Biomassa vivente: è costituita da elementi viventi
  • Biomassa morta: è costituita da elementi morti

I processi di conversione

I processi di conversione energetica delle biomasse sono principalmente di tipo biochimico (come la digestione aerobica e anaerobica) o termico (combustione, pirolisi e gassificazione) e sono descritti a seguito.

COMBUSTIONE diretta 

Processo di scambio termico, tra i gas prodotti dalla ossidazione completa della biomassa e fluidi di processo. La combustione diretta viene impiegata solitamente per produrre energia; nel caso di impianti di piccole dimensioni si produce direttamente calore ad uso industriale e domestico. Per garantire una combustione ottimale in caldaia, la biomassa deve avere una percentuale di umidità inferiore al 35%.

CO-COMBUSTIONE - COFIRING
 

E' un processo di recente scoperta (1991), basato sulla miscelazione del carbone con biomassa. La biomassa può arrivare a sostituire fino al 20% di carbone, ottenendo un vantaggio consistente nell’abbattimento delle emissioni di anidride solforosa, anidride carbonica e di protossido d'azoto. Per quanto concerne gli impianti, si possono utilizzare le stesse caldaie dimensionate per il carbone puro; di conseguenza non sono necessari nuovi investimenti in macchine o attrezzature.

PIROLISI 

Processo che si ottiene apportando calore dall’esterno alla biomassa, arrivando a temperature tra 400 e 800°C, in condizioni di forte carenza di ossigeno. La pirolisi può essere realizzata con diversi procedimenti, andando a variare i parametri di reazione. Con i prodotti ottenuti a seguito del processo di pirolisi, si possono alimentare turbine a gas e motori diesel per la produzione di energia elettrica. Inoltre, i reattori di pirolisi vengono impiegati per il trattamento dei RSU.

CARBONIZZAZIONE 

Si può classificare come un processo di pirolisi, applicato ai prodotti legnosi o contenenti cellulosa, in cui si ottiene come prodotto finale carbone. Il processo di tipo termochimico si ottiene attraverso l’apporto di calore e la conseguente eliminazione dell’acqua contenuta nel materiale organico.

GASSIFICAZIONE
 

La gassificazione consiste nell'ossidazione incompleta di una sostanza in ambiente ad elevata temperatura (circa 1000°C) per la produzione di un gas combustibile (detto gas di gasogeno o syngas). Il gas prodotto può essere utilizzato direttamente in processi industriali oppure trasformato in altri prodotti come gli idrocarburi liquidi, cere o alcool metilico.

DIGESTIONE ANAEROBICA
 

E' un processo di trasformazione biochimica, che avviene in carenza di ossigeno, per la produzione di biogas (metano nella percentuale di un 50-70%, anidride carbonica e altri sottoprodotti). Il processo di degradazione del materiale organico avviene grazie all’azione di microorganismi. 

DIGESTIONE AEROBICA 

E' un processo di trasformazione biochimica, che avviene in presenza di ossigeno. Il processo di degradazione del materiale organico avviene grazie all’azione di microrganismi (fermentazione aerobica), ottenendo come risultato anidride carbonica, acqua e calore. E’ sfruttabile sopratutto in ambienti agro-zootecnici.

BIOCOMBUSTILI – FERMENTAZIONE
 alcolica

Processo di trasformazione biochimica dell’amido/glucosio, contenuto nella biomassa di origine vegetale, in etanolo, attraverso l'azione di microrganismi. L'alcol prodotto è un ottimo carburante e risulta meno inquinante dei prodotti di origine petrolifera.

ESTRAZIONE DI OLII - TRANSESTERIFICAZIONE
 

Processo di trasformazione biochimica dei componenti alcolici, contenuti negli olii di origine, in biodiesel. La reazione di transesterificazione consente, oltre alla produzione di biodiesel, anche l’ottenimento di glicerina come sottoprodotto “nobile”. Gli olii di partenza si ricavano principalmente dalla spremitura di semi di colza, soia o girasole.

Le applicazioni

Le biomasse vengono classificate tra le fonti energetiche rinnovabili le cui principali applicazioni industriali sono la produzione di calore e la produzione di energia elettrica, attraverso: 

  • la combustione diretta, con la produzione di calore per il riscaldamento di ambienti, o generazione di vapore per la produzione di energia elettrica;
  • la produzione di biogas;
  • produzione di combustibili liquidi come l’etanolo e il biodiesel ottenuti dal trattamento di biomasse coltivate.

In sintesi le principali applicazioni della biomassa sono:

  • Produzione di energia - biopower
  • Sintesi di carburanti – biofuels
  • Sintesi di prodotti – bioproducts.

Le tecniche e i processi sopradescritti, utilizzati per ricavare calore ed energia da biomasse, sono numerosi e vengono utilizzati in base alle caratteristiche del materiale organico di partenza:

  • Per ottenere vapore ed energia elettrica si utilizzano le sostanze con bassa percentuale di umidità e ricche di carbonio;
  • Per ottenere metano si utilizzano materiali ricchi di azoto e contenenti percentuali elevate di acqua;
  • Per ottenere combustibili liquidi serve una considerevole disponibilità di specie vegetali particolari (colza, ecc…).

(fonte dell'informazione: novambiente.it, wikipedia.org)





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