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Tipologie di biocombustibili

I materiali di matrice organica utilizzabili come combustibili

    La biomassa utilizzabile a fini energetici consiste in tutti quei materiali di matrice organica, ad eccezione delle plastiche e dei materiali fossili, che possono essere utilizzati direttamente come combustibili, ovvero trasformati in altre sostanze (biocombustibili solidi, liquidi o gassosi) di più facile utilizzo negli impianti di conversione.

    Biocombustibili solidi

    I biocombustibili solidi sono solitamente ricavati da coltivazioni dedicate o prodotti di scarto di altre lavorazioni. Principalmente sono:

    Il potere calorifico della biomassa, e di conseguenza il costo, dipende dalla tipologia, ovvero dalla percentuale di carbonio in essa presente e dal contenuto di umidità.

    Materia prima (trasporto compreso)≈ € / tPotere Calorifero (Kcal/kg)
    Legno vergine703200
    Legno di scarto (da attività di gestione forestale)403000
    Scarto agricolo (potature) o forestale403000
    Scarto agroindustriale (sansa esausta, vinaccia)302900
    Cippato503200
    Pellets1004100

    Cippato e pellets

    Il cippato non è altro che legname ridotto in scaglie derivante dai residui delle potature, da scarti prodotti dalle segherie o anche da legno di specie arboree appositamente coltivate. Poiché esso si caratterizza per un elevato contenuto di umidità, in fase di stoccaggio bisogna prevedere un’adeguata areazione per evitare processi di fermentazione che ne riducano la qualità.

    I pellets sono dei “cilindretti” compatti prodotti con il polverino ottenuto dalla sfibratura dei residui di legna non trattata con sostanze tossiche. Alcune tipologie di scarti dell’industria del legno (trucioli, segatura, polveri) sono particolarmente indicate per la produzione del pellet. I pellets hanno un basso contenuto di umidità e, di conseguenza, un elevata densità energetica.

    Sansa di olive

    Rappresenta uno degli scarti dell’industria olearia, spesso utilizzata dagli stessi impianti di produzione come combustibile. Il ciclo di lavorazione tradizionale delle olive dà origine all’olio , alle sanse vergini e all’acqua di vegetazione. Dalle sanse vergini, costituite circa per il 60% dal “nocciolino” e per il restante 40% dalla buccia, si estrae l’olio di sansa e si produce come scarto finale la sansa esausta, che ha un contenuto di umidità più basso e un elevato potere calorifico.

    Lolla di riso

     

    La lolla rappresenta lo scarto più importante (18-20% del peso) del processo di lavorazione del riso grezzo.

    L’utilizzo della lolla come biocombustibile trova una sua convenienza nell’ambito dello stesso impianto di produzione e non all’esterno perché la sua ridotta densità energetica non è economicamente conveniente il trasporto al di fuori dei luoghi di produzione.

     

    Vinaccia

    Le vinacce sono gli scarti che derivano dalle operazioni di torchiatura dell’uva dell’industria enologica e sono costituite da bucce, raspi e vinaccioli.

    Dopo un’adeguata essiccazione, la vinaccia viene utilizzata come combustibile per la produzione di energia presso le stesse industrie enologiche, che ne utilizzano il potenziale energetico limitatamente al loro fabbisogno di calore di processo.

     

    Gusci e noccioli

    Sono gli scarti di lavorazione dell’industria di produzione di succhi di frutta, confetture, frutta sciroppata o secca sgusciata ecc. Questi scarti sono degli ottimi combustibili sia per le loro caratteristiche energetiche, che per la notevole facilità di reperimento, trasporto e stoccaggio; le stesse industrie conserviere ne fanno uso per la produzione di calore di processo. Anche per questi sottoprodotti non si può parlare di un mercato consolidato, si registra comunque un crescente interesse soprattutto per gusci (nocciole, mandorle, pinoli, ecc.) da destinare alla combustione in caldaie domestiche.

     

    Biocombustibili liquidi

    I biocombustibili liquidi trovano due principali utilizzi: i biocarburanti utilizzati per autotrazione e i biocombustibili che alimentano cicli di potenza per produrre elettricità, calore o entrambi (cogenerazione).

    I biocombustibili liquidi possono essere prodotti a partire da:

    1) Numerose specie vegetali (soia, girasole, colza, palme) da cui si ricavano oli utilizzabili tal quali, oppure biodiesel se questi oli vengono sottoposti ad ulteriori trattamenti chimici.

    La palma da olio è uno dei prodotti più versatili in ambito energetico. E\’ una pianta tropicale originaria dell’Africa occidentale, l’Elaesis guineensis, da cui si ricavano numerosi prodotti impiegati in diversi settori, da quello alimentare (produzione di margarina, dolciumi, merendine) a quello cosmetico fino al settore energetico per la generazione elettrica e per la produzione di biodiesel.

    Il prodotto principalmente commercializzato è l’olio di palma, ricavato dal frutto o dal nocciolo (Palm Kernel Oil), che vede nella Malesia e nell’Indonesia i principali Paesi esportatori.

    Esistono altre parti del frutto che possono essere sfruttate in virtù del loro potenziale energetico. Tra queste ricordiamo:

    • Il nocciolo che, insieme al materiale fibroso separato, possono essere usati come combustibili in caldaia per la generazione elettrica. Le ceneri prodotte dalla combustione trovano impiego come fertilizzanti ed agenti pulenti (saponi);
    • Il guscio (Palm Kernell Shell), una biomassa solida spesso utilizzata in sostituzione dei tradizionali pellets;
    • Vari residui di macinazione che attraverso un processo di digestione anaerobica possono essere convertiti in biogas contenente metano per il 65% circa;
    • EFB (Empy Fruit Bunches) e POME (Palm Oil Mill Effluent), prodotti di scarto del processo di macinazione, che possono essere impiegati in impianti cogenerativi per la produzione di energia in loco. Negli impianti di processo di dimensioni medio-grandi i residui vengono valorizzati, anche economicamente, attraverso una serie di operazioni successive, tanto che la FAO, nelle sue analisi sullo stato dell’arte dell’industria dell’olio di palma, li definisce sottoprodotti anziché rifiuti (“They could therefore be referred to as by-products rather than waste products”).

    Tipicamente la composizione del frutto della palma, così come raccolto, è la seguente, valutata in condizioni climatiche ottimali (le percentuali si intendono sul peso):

    Peso del grappolo23-27 kg
    % frutto60-65
    % olio21-23
    % nocciolo5-7
    % polpa44-46
    % materiale fibroso13
    % guscio7

    La trasformazione degli oli vegetali in energia in impianti cogenerativi è la soluzione più praticata perché soddisfa esigenze di autoconsumo nelle aziende e di remunerazione grazie alla cessione di elettricità alla rete. I piccoli impianti di questo genere (fino ad 1 MW) favoriscono la creazione di filiere corte e presentano caratteristiche di sostenibilità e perfetta integrazione nel territorio.

    L’uso di oli vegetali come carburante non è storia recente: addirittura Rudolf Diesel (il padre del motore Diesel) nel 1893 inventò un motore alimentato con olio di arachidi e lo presentò con successo all’esposizione Universale di Parigi del 1900, intuendo per primo le grandi potenzialità di questo tipo di combustibili.

    2) Biomasse amidacee o zuccherine da cui si ricava bioetanolo

    3) Biomasse solide attraverso la pirolisi/parziale gassificazione

    Questo processo di liquefazione, verso cui sta crescendo l’interesse, porta alla formazione di prodotti impiegati nei motori o bruciati in caldaia da soli o insieme ad altri combustibili fossili (co-firing). Si tratta di riscaldare la biomassa a temperature intorno a 700-800°C in assenza (o ridotto tenore) di ossigeno fino ad ottenere diversi prodotti tra cui un liquido di elevata densità energetica (bio-olio). Attualmente non esistono in commercio biocarburanti per autotrazione ottenuti mediante l’applicazione di questa tecnologia.

    Schema dei differenti metodi produttivi

     

     

    Biocombustibili gassosi

    Il biogas è una miscela di gas prodotta in seguito al processo di digestione anaerobica di materiale organico di origine vegetale o animale.

    Il biogas viene ricavato dalla lavorazione di diversi tipi di materiali organici: colture dedicate, residui agricoli, effluenti zootecnici, scarti e sottoprodotti dell\’industria agro-alimentare, acque e fanghi reflui, frazione organica dei rifiuti organici.

    Durante il processo di digestione anaerobica, alcuni batteri provvedono a decomporre il materiale organico, in ambiente privo di ossigeno, producendo una miscela gassosa formata da metano (50÷70%)anidride carbonica (30÷40%) e tracce di altri gas.

    Il principale utilizzo energetico del biogas avviene in impianti di cogenerazione che producono contemporaneamente calore ed elettricità.

    >>> Per maggiori dettagli sull’impiego energetico del biogas clicca qui

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