Biomassa

La materia organica vegetale è prodotta per effetto del processo di fotosintesi clorofilliana, che grazie all’apporto dell’energia del sole consente di trasformare semplici elementi minerali in complesse molecole organiche.
La biomassa vegetale assorbe CO2 (biossido di carbonio o anidride carbonica) dall’atmosfera durante la crescita e la restituisce durante la combustione. Il bilancio della CO2 di questi processi è pertanto nullo, e quindi non contribuisce all’effetto serra. È da sottolineare che per biomasse si intende qualsiasi materiale che ha matrice organica, ad esempio anche i rifiuti urbani sono biomassa. Per questo motivo si preferisce parlare di biomasse vegetali, circoscrivendo così l’origine degli stessi al mondo vegetale.
I processi di trasformazione dell’energia posseduta dalle biomasse vegetali possono essere raggruppati in 3 grandi gruppi rappresentanti conversioni di tipo:

  • termochimico
  • biologico
  • fisico
Biomasse

La conversione termochimica dell’energia presente nelle biomasse vegetali può essere ottenuta con diversi processi, quali la combustione, la pirolisi, la gassificazione.
La conversione biologica può essere ottenuta con la fermentazione alcolica e la digestione, mentre la conversione fisica con la spremitura.

LA COMBUSTIONE

La combustione è il processo più tradizionale, per essere efficiente richiede la riduzione del contenuto d’acqua della biomassa, riduzione che in genere viene ottenuta essiccando i prodotti al sole. In Italia esistono circa 40 grossi impianti per la produzione di energia dalla combustione di biomasse, generalmente residui della lavorazione del legno, per una potenza elettrica totale di circa 330 MW. Tali impianti sono di tipo cogenerativo, nel senso che l’energia finale è data da calore ed energia elettrica. Parte del calore prodotto viene infatti utilizzato per produrre vapore che serve ad  alimentare delle turbine collegate a dei generatori elettrici. La parte di calore rimanente può essere impiegata per utenze industriali o residenziali. L’efficienza di tali impianti è dell’ordine del 20-25 %, quindi piuttosto modesta.

LA PIROLISI

La pirolisi è un processo di conversione termochimica della materia organica, chiamata anche distillazione a secco, che si basa sulla trasformazione della biomassa ad opera del calore, in forte carenza di ossigeno. In pratica la pirolisi si può applicare a qualsiasi materiale organico purché a basso contenuto di acqua (< 15%). Il materiale viene portato a temperature comprese tra i 200 e i 700 °C, talvolta immettendo opportune quantità di ossigeno che consentono l’innesco di una parziale combustione che porta ad un aumento della temperatura.

LA GASSIFICAZIONE

La gassificazione è un processo fisico chimico per mezzo del quale si trasforma un combustibile solido (legno, biomasse vegetali in genere) in un combustibile gassoso.
Il processo consiste in una ossidazione incompleta dei composti carboniosi portati ad elevata temperatura (circa 1000 °C) in ambiente carente di ossigeno.
Il gas ottenuto, chiamato syngas, può essere utilizzato direttamente per alimentare motori a combustione interna utilizzabili per la produzione di energia elettrica. Il syngas è una miscela di azoto, metano, idrogeno, monossido di carbonio ed altri gas. La conversione attraverso processi biochimici dell’energia delle biomasse vegetali può essere suddivisa in due processi:

  • fermentazione alcolica;
  • digestione anaerobica.

LA DIGESTIONE ANAEROBICA

La digestione anaerobica è un processo di conversione operato da batteri che partendo da biomasse ricche in cellulosa permette di ottenere un biogas contenente circa il 65% di metano.
Tale gas viene utilizzato per alimentare un motore endotermico collegato ad un generatore elettrico. L’energia elettrica prodotta viene direttamente immessa nella rete distributiva, e venduta a prezzo remunerativo (certificato verde) in quanto ottenuta da fonte energetica rinnovabile.
La componente digerita residua è utilizzabile come concime. Tali impianti sono molto diffusi nell’Europa settentrionale. Per ottimizzare il rendimento dell’impianto è conveniente disporre di utilizzatori del calore prodotto, in quanto per ogni kWh elettrico si produce circa 1 kWh sotto forma di energia termica.

LA CONVERSIONE FISICA

La conversione fisica è essenzialmente un processo di spremitura meccanica di granella ad alto contenuto di olio (girasole colza, soia). Il risultato finale della spremitura è un olio combustibile e dei pannelli proteici contenenti una percentuale di olio (max 10%) utilizzabili dall’industria mangimistica.
L’olio vegetale così ottenuto, che è una miscela di esteri metilici degli acidi grassi, può essere utilizzato direttamente come carburante per motori diesel leggermente modificati, o essere trattato chimicamente per renderlo simile al gasolio (biodiesel).

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