Il bilancio della CO 2

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Gennaro Grandi
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1 Biomassa La biomassa utilizzabile ai fini energetici consiste in tutti quei materiali organici che possono essere utilizzati direttamente come combustibili ovvero trasformati in altre sostanze (solide, liquide o gassose) di più facile utilizzo negli impianti di conversione. La biomassa è, pertanto, costituita da sostanze biologiche d'origine animale o vegetale che, opportunamente trattate, possono essere trasformate in energia. I vegetali, grazie al processo chiamato "fotosintesi clorofilliana", sfruttando l'energia irradiata dal sole, convertono acqua e anidride carbonica (composti inorganici) in massa biologica (composti organici). La conversione in energia della biomassa chiude il ciclo energetico della natura, restituendo acqua e anidride carbonica all'ambiente, con un bilancio per l'anidride carbonica sostanzialmente in pareggio. Il bilancio della CO 2 1

La biomassa è, pertanto, costituita da sostanze biologiche d'origine animale o vegetale che, opportunamente trattate, possono essere trasformate in energia.

2 Da studi svolti dal Consiglio Nazionale delle Ricerche, in collaborazione con ENEA e Università la Sapienza di ROMA, è emerso che le biomasse potrebbero essere impiegate per produrre circa GWh d'energia elettrica l'anno, pari al 40% del fabbisogno nazionale. Con l'energia prodotta da 1 kg di biomassa, si possono ottenere - orientativamente - i seguenti risultati: un ferro da stiro (1000 W) è scaldato per circa 10 minuti; un televisore (80W) funziona per circa 1 ora e 45 minuti; una lampadina (60W) resta accesa per circa 2 ore e 20 minuti; un'automobile percorre 1 chilometro senza emissioni di anidride carbonica (CO 2 ). Conversione della biomassa a fini energetici Il processo di conversione della biomassa ai fini energetici è normalmente di due tipi: conversione biochimica (produzione di biogas) conversione termochimica (combustione diretta) Matrici (biomasse) trattabili Liquame suino Liquame bovino Deiezioni avicole (pollina) Residui colturali Colture NON alimentari ad uso energetico Scarti organici e acque reflue dell'agro-industria Tipici sottoprodotti e scarti agro-industriali sono, ad esempio, il siero di latte e i reflui liquidi dall'industria che processa succhi di frutta o che distilla alcool, oltre a diversi scarti organici liquidi e/o semisolidi dell'industria della carne (sia 2

Con l'energia prodotta da 1 kg di biomassa, si possono ottenere - orientativamente - i seguenti risultati: un ferro da stiro (1000 W) è scaldato per circa 10 minuti; un televisore (80W) funziona per

3 macellazione che lavorazione), quali grassi, sangue, contenuto stomacale, budella etc. Frazioni organiche di rifiuti solidi urbani (FORSU) Fanghi di depurazione Residui del processo di depurazione delle acque reflue urbane. La Digestione Anaerobica per la produzione di biogas La trasformazione anaerobica è un processo che avviene spontaneamente in natura, ad esempio negli stagni, dove le sostanze organiche sono decomposte in assenza d'ossigeno. L uomo ha semplicemente industrializzato il processo in ambiente controllato. La trasformazione controllata delle biomasse avviene in contenitori chiamati digestori nei quali, per mezzo di trasformazioni di tipo biologico, avviene la conversione delle sostanze organiche in un gas biologico chiamato biogas. La digestione anaerobica, adatta a biomasse molto umide, può essere utilmente impiegata laddove siano disponibili le deiezioni degli animali provenienti dalle stalle, che possono essere facilmente convogliate nei digestori. Il gas prodotto può essere utilizzato per necessità energetiche (produzione di energia elettrica, riscaldamento, trazione meccanica, ecc.), mentre le acque, separate dal digestato tramite filtropresse, possono essere utilizzate per usi agricoli diretti (fertirrigazione), per la coltivazione di piante ad alta produttività di proteine vegetali (lagunaggio verde) per attività complementari (piscicoltura) oppure fatte ricircolare direttamente nei digestori. Attraverso la digestione anaerobica a caldo si ottiene, oltre al biogas, l abbattimento del carico organico inquinante, dovuto al fatto che una flora microbica selezionata è in grado di utilizzare le sostanze organiche ed inorganiche presenti nei residui vegetali ed animali per moltiplicarsi e trasformarle quindi in nuova sostanza vivente, cioè in biomasse microbiche controllate. 3

La Digestione Anaerobica per la produzione di biogas La trasformazione anaerobica è un processo che avviene spontaneamente in natura, ad esempio negli stagni, dove le sostanze organiche sono

4 Il processo anaerobico Schema del processo biologico di digestione anaerobica La produzione di biogas, a partire da residui organici, avviene a livello microbico mediante: una prima biodegradazione del materiale eseguita da muffe, batteri fermentativi ed acidogeni; una successiva metanizzazione operata, in ambiente anaerobico, dai soli batteri metanogeni. Nella fase di metanizzazione i batteri metanogeni utilizzano gli acidi organici ed i sali prodotti nelle fasi precedenti e li trasformano direttamente in metano e anidride carbonica. Essi sono dei generi Methanobacterium, Methanococcus, Methanosarcina e sono presenti nei sedimenti naturali, nelle discariche controllate, nelle acque di scarico, nel rumine e nelle deiezioni dei ruminanti. Alla fine del processo di fermentazione della biomassa il biogas prodotto sarà sfruttato, mentre il materiale 4

Nella fase di metanizzazione i batteri metanogeni utilizzano gli acidi organici ed i sali prodotti nelle fasi precedenti e li trasformano direttamente in metano e anidride carbonica.

5 residuo, in cui sono ancora presenti sostanze organiche non completamente decomposte, potrà essere utilizzato come ammendante o fertilizzante per i terreni. Vantaggi della digestione anaerobica: costituisce una fonte di disinquinamento e una sorgente di energia supplementare facilmente utilizzabile; origina un gas ad alto potere calorifico; consente di ottenere una migliore qualità dei prodotti residui rispetto ad altri processi di degradazione (il fango derivato dal processo anaerobico è infatti sostanzialmente sterile e ha un maggiore contenuto in sostanze azotate che lo rende particolarmente adatto come compost); consente l'uso dei fanghi digeriti per il condizionamento del suolo migliorandone consistenza, capacità di trattenere umidità, aerazione, capacità tamponante; provoca una riduzione dei germi patogeni; richiede un'energia limitata per il processo. Biomassa forestale Per Biomassa forestale si intende l insieme dei prodotti di scarto ottenuti dal taglio dei boschi, come i semplici ciocchi di legna, il pellet e il cippato. Essa può essere utilizzata per alimentare caldaie ad altissimo rendimento, fino al 90%, rendendola economicamente competitiva con molti combustibili fossili. Queste caldaie forniscono acqua calda per il riscaldamento e per i sanitari. Le tipologie più frequenti sono: Caldaie a tronchetti di legna Caldaie a pellet Termocaminetto ad aria o ad acqua 5

ottenere una migliore qualità dei prodotti residui rispetto ad altri processi di degradazione (il fango derivato dal processo anaerobico è infatti sostanzialmente sterile e ha un maggiore contenuto

6 Caldaie a cippato (il cippato è legno ridotto in scaglie con dimensioni di alcuni millimetri, prodotto da tronchi, ramaglie, residui di potatura attraverso la cippatrice ). Biocarburanti Dalla fermentazione dei vegetali ricchi di zuccheri, come canna da zucchero, barbabietole e mais, spesso prodotti in quantità maggiori al fabbisogno, si può ricavare l'etanolo o alcool etilico, che può essere utilizzato come combustibile per i motori endotermici, in sostituzione della benzina (bioetanolo). Dalle oleaginose (quali girasole, colza, soia) si può invece ricavare per spremitura il cosiddetto biodiesel. Altri esempi di biocarburanti sono i seguenti: biometanolo, biodimetiletere, idrocarburi sintetici, bioidrogeno, olii vegetali. Biocombustibili per la produzione di energia elettrica In alcuni paesi si stanno sperimentando coltivazioni pilotate di vegetali a crescita veloce da utilizzare per produrre energia, ad esempio per alimentare piccole centrali elettriche come già avviene negli USA, in India e in Giappone. Fra le sperimentazioni in corso si segnala la coltivazione di alcuni incroci ibridi del Miscanthus Giganteus detto Miscanto, un'erba graminacea alta fino a quattro metri con una notevolissima redditività potenziale (60 tonnellate di materia secca per ettaro, equivalenti a circa 60 barili di petrolio). Secondo le stime dell'environmental Research Institute del Galles, se il Miscanto venisse piantato sul 10% delle aree coltivabili europee potrebbe fornire fino al 9% dell'energia elettrica consumata dall'intero continente. In Italia le sperimentazioni sul Miscanto vengono condotte dall'enea in Sicilia. 6

etilico, che può essere utilizzato come combustibile per i motori endotermici, in sostituzione della benzina (bioetanolo).

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