Biomasse: cosa sono e come vengono trasformate in energia

Nel contesto attuale, dove l’attenzione verso la sostenibilità e la riduzione dell’impatto ambientale è in crescita, le biomasse si rivelano una risorsa chiave nel panorama delle energie rinnovabili.

Derivando da materiali organici, sia vegetali che animali, le biomasse offrono un’alternativa energetica trasformabile in diverse forme utili.

Passare alle biomasse significa non solo allontanarsi dai combustibili fossili, ma anche limitare le emissioni di gas serra e favorire un modello di economia circolare, più rispettoso dell’ambiente.

Adottare le biomasse come fonte di energia rinnovabile porta con sé benefici significativi: contribuisce alla riduzione dei rifiuti, promuove la sostenibilità ambientale e protegge gli ecosistemi.

Le biomasse possono essere trasformate in energia termica, elettrica e in biocombustibili liquidi o gassosi, rappresentando un’alternativa sostenibile alle fonti energetiche fossili. In questo articolo, approfondiremo le caratteristiche delle biomasse, i principali tipi, i processi di conversione energetica e le applicazioni pratiche.

Che cosa sono esattamente le biomasse?

Le biomasse rappresentano una vasta gamma di materiali organici di origine biologica, impiegati come fonte di energia rinnovabile.

La direttiva 2009/28/CE sulla promozione dell’uso dell’energia da fonti rinnovabili, nell’art. 2 lettera e) definisce la biomassa come “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”.

Le biomasse, quindi, hanno origine da varie fonti, tra cui piante, animali e microorganismi. Include scarti agricoli come paglia, lolla di riso, gusci di noci, residui forestali derivanti dalla silvicoltura come legno, rami, foglie e rifiuti organici urbani quali sfalci e potature da aree verdi pubbliche e private.

Chimicamente, è costituita principalmente da carbonio, idrogeno e ossigeno, con piccole quantità di azoto e altri elementi. La sua struttura polimerica, costituita da cellulosa, emicellulosa e lignina, la rende ideale per la produzione di energia attraverso processi come combustione diretta, gassificazione e pirolisi.

Principali tipi di biomasse e loro utilizzo

Le biomasse si distinguono in varie categorie in base alla loro origine e composizione. Questa classificazione è essenziale per capire come ogni tipo di biomassa può essere sfruttato per generare energia.

Biomasse vegetali: sono le più comuni e derivano dagli scarti di attività agricole, forestali e di giardinaggio, includendo materiali come legna da ardere, vinacce, residui di produzione dell’olio, gusci, torsoli, noccioli e bucce di frutta e verdura. Anche piante coltivate appositamente per l’energia, come il miscanto e il pioppo, appartengono a questa categoria. Le biomasse vegetali sono estremamente versatili, impiegate nella produzione di energia termica, elettrica e biocarburanti liquidi. La legna da ardere e i pellet sono usati per il riscaldamento, mentre i residui agricoli possono trasformarsi in biogas mediante digestione anaerobica.

Biomasse animali: provenienti dagli allevamenti, includono letame, liquidi reflui e talvolta carcasse. Il letame è ricco di gas, nutrienti ed energia chimica, frutto della digestione animale. Questi materiali si prestano alla produzione di biogas e biometano, utilizzabili per generare energia elettrica e calore.

Biomasse microbiche: originano dal suolo e comprendono zolfo, azoto, batteri, funghi e microbi. Fondamentali per la decomposizione di materiale organico, contribuiscono alla produzione di biogas e altri biocarburanti.

Biomasse liquide: si ottengono dalla spremitura e raffinazione di semi oleosi o parti di piante come mais, colza, girasole e soia. Il biodiesel, derivato da grassi animali e oli vegetali, rappresenta un’alternativa al gasolio.

Dalle risorse agricole e forestali alla produzione di energia: le biomasse rappresentano una risorsa chiave per una transizione energetica sostenibile.

Conversione delle biomasse in energia: processi e tecnologie

Combustione

La combustione rappresenta il metodo più diretto e consolidato per trasformare la biomassa in energia. Attraverso la combustione, la biomassa è bruciata generando calore e vapore utilizzabili sia nella produzione di energia elettrica che nel riscaldamento di edifici. 

Questo processo è applicabile in varie centrali termoelettriche e in impianti di dimensioni minori, sia domestici che industriali, ed è compatibile con diversi tipi di biomasse come legna, residui agricoli e rifiuti organici solidi.

La combustione converte l’energia chimica contenuta nella biomassa in energia termica, successivamente trasformabile in energia elettrica mediante l’uso di turbine a vapore. Nonostante la sua efficacia e semplicità, è fondamentale gestire attentamente emissioni e residui di combustione per ridurre l’impatto ambientale.

Gassificazione

La gassificazione è un avanzato processo termochimico che trasforma la biomassa in syngas, un gas di sintesi composto principalmente da monossido di carbonio e idrogeno, attraverso reazioni che avvengono in condizioni di ossigeno limitato. Il processo include diverse fasi come essiccazione, pirolisi, ossidazione e riduzione, e si svolge a temperature elevate (circa 1000°C).

Introducendo la biomassa in un gassificatore, il processo produce syngas, un combustibile utilizzabile per generare energia elettrica, calore o per essere convertito in biocarburanti liquidi. Grazie alle alte temperature, la gassificazione si distingue per l’efficienza e la produzione di un gas con bassi livelli di catrame e impurità.

Digestione anaerobica

La digestione anaerobica è un processo biochimico che scompone la biomassa in assenza di ossigeno all’interno di digestori ermetici, producendo biogas. Il processo, ottimizzato attraverso la costante miscelazione della biomassa organica (come rifiuti organici e fanghi), favorisce l’azione di microrganismi che generano biogas ricco di metano e anidride carbonica.

Il biogas prodotto è impiegabile per la generazione di energia elettrica e calore mediante cogeneratori, mentre i residui del processo possono essere trattati ulteriormente per ottenere compost o altri prodotti di valore.

Ambiti di applicazione delle biomasse

Le biomasse offrono soluzioni innovative in vari settori, svolgendo un ruolo fondamentale nella promozione della sostenibilità ambientale e nella diminuzione della dipendenza dai combustibili fossili. Ecco alcuni ambiti di applicazione delle biomasse.

Produzione di energia elettrica e termica

Come già anticipato, le biomasse possono essere utilizzate per generare energia elettrica e calore tramite impianti che sfruttano materiali organici come legno, paglia o residui agricoli. Questi impianti possono garantire un approvvigionamento energetico autosufficiente, riducendo le emissioni di gas serra e contribuendo alla creazione di comunità energeticamente sostenibili.

Integrazione con fonti rinnovabili

La combinazione delle biomasse con altre fonti di energia rinnovabile, come il solare fotovoltaico, permette di garantire una produzione di energia continua e sostenibile. L’integrazione di queste tecnologie contribuisce alla riduzione delle emissioni di CO2 e al miglioramento dell’efficienza energetica, oltre a ridurre i costi operativi.

Biocarburanti e trasporti

Le biomasse giocano un ruolo fondamentale nella produzione di biocarburanti, come biodiesel ed etanolo, che sono alternative ecologiche ai combustibili fossili. Questi biocarburanti avanzati possono essere utilizzati in vari settori dei trasporti, contribuendo a ridurre l’inquinamento atmosferico e la dipendenza dai combustibili tradizionali, in particolare nel settore dell’aviazione.

Economia circolare e agricoltura

Nel settore agricolo, le biomasse sono impiegate nella produzione di fertilizzanti organici e nel miglioramento della qualità del suolo. L’uso di residui vegetali e di letame animale per il compostaggio riduce la necessità di fertilizzanti chimici, favorendo la biodiversità e promuovendo pratiche agricole più sostenibili, in linea con i principi dell’economia circolare.

Questi ambiti di applicazione delle biomasse evidenziano il loro potenziale come risorsa ecologica e sostenibile, contribuendo alla transizione verso un sistema energetico meno dipendente dai combustibili fossili.

È attraverso azioni concrete e una maggiore consapevolezza che possiamo aspirare a un futuro energetico più pulito e sostenibile.

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