Le Biomasse

Per biomasse si intende un insieme di materiali d'origine vegetale, scarti da attività agricole, allevamento o industria del legno riutilizzati in apposite centrali termiche per produrre energia elettrica. Si può quindi definire la biomassa come sostanza organica che deriva direttamente o indirettamente dalla fotosintesi clorofilliana. Secondo il Decreto Legislativo 387/03 si indente materiale biodegradabile dei prodotti, rifiuti e residui provenienti dall'agricoltura e dalla silvicoltura e dalle industrie connesse, nonché la parte biodegradabile dei rifiuti industriali e urbani. A livello nazionale emerge una disponibilità complessiva di biomasse che potrebbe coprire fino al 14% della domanda energetica interna. Il raggiungimento di questo obiettivo è ancora distante, sia perché la tecnologia è ancora in fase di sviluppo e collaudo, sia perché il loro sfruttamento, in certi contesti, può risultare non conveniente dal punto di vista energetico ed economico. Una lista delle principali materie prime energetiche da biomasse è:

1. legname da ardere
2. residui agricoli e forestali
3. scarti dell'industria agroalimentare
4. reflui degli allevamenti
5. rifiuti urbani
6. specie vegetali coltivate per lo scopo

Trarre energia dalle biomasse consente d'eliminare gli scarti prodotti dalle attività agroforestali e contemporaneamente produrre energia elettrica, riducendo la dipendenza dalle fonti di natura fossile come il petrolio. Energia pulita a tutti gli effetti. La combustione delle biomasse libera nell'ambiente la quantità di carbonio assimilata dalle piante durante la loro crescita e una quantità di zolfo e di ossidi di azoto nettamente inferiore a quella rilasciata dai combustibili fossili. Le opere di riforestazione in zone semidesertiche permettono di recuperare terreni altrimenti abbandonati da destinare alla produzione di biomasse e indirettamente migliorare la qualità dell'aria che respiriamo. Le piante svolgono infatti l'importante funzione di "polmone verde" del pianeta riducendo l'inquinamento e l'anidride carbonica contenuta nell'aria. Le coltivazioni dedicate esclusivamente a produrre biomasse da destinare alla produzione elettrica non fanno eccezione a questa naturale caratteristica del mondo vegetale. La Finlandia rappresenta l'esempio più calzante per descrivere l'importanza delle biomasse e le possibilità di utilizzo. Gran parte degli scarti della lavorazione della carta e del legno dell'industria finlandese sono trasferiti alle centrali termiche per produrre energia. Si evita così di stoccare gli scarti in discariche o pagare per il loro incenerimento. Quello che un tempo era un costo da sostenere si trasforma in un'opportunità da non perdere e da sfruttare per produrre preziosa energia elettrica. Non va comunque confuso il concetto di biomassa con quello della termodistruzione dei rifiuti. Le biomasse sono esclusivamente scarti d'origine vegetale e non rifiuti delle attività umane. Per ridurre ulteriormente l'impatto ambientale è inoltre necessario che le centrali termiche siano di piccole dimensioni e alimentate con biomasse locali, evitando in questo modo il trasporto da luoghi lontani.

Le biomasse emettono gas serra?
Qualsiasi combustione del legno, come nel caso delle biomasse, registra l'emissione in atmosfera di CO2. Ci si può domandare, allora, quale sia il vantaggio delle biomasse? Le emissioni prodotte dalla combustione delle biomasse sono compensate dalla maggiore riforestazione e valorizzazione degli appezzamenti boschivi o forestali. La maggiore quantità di alberi e piante contribuisce ad aumentare la capacità di assorbimento "naturale" dell'anidride carbonica rilasciata in atmosfera. Le emissioni di biossido di carbonio prodotte dalla combustione delle biomasse sono pertanto pari a quelle assorbite dai vegetali per produrre una pari quantità di biomasse.

Esiste un aumento netto di gas serra?
La concentrazione del carbonio del legno rispetto a quella delle risorse fossili come carbone e petrolio è minore. A questo ragionamento fa però eccezione l'apporto di gas serra causato però dal trasporto delle biomasse. Un problema critico molto importante in quanto le biomasse sono molto voluminose e, per essere trasportate fino alla centrale, possono richiedere un massiccio utilizzo di mezzi di trasporto (inquinanti). Dal punto di vista degli inquinanti, si può affermare che l'emissione di polveri sottili in un impianto a biomasse è sempre inferiore alla soglia fissata per legge a 10 ppm. Un aspetto che dovrebbe favorire l'applicazione delle biomasse anche come cogenerazione del calore e teleriscaldamento.

Le principali fonti di biomassa a fini energetici

1. Biomasse di origine forestale e residui delle industrie di prima trasformazione del legno: residui provenienti dalle utilizzazioni forestali, residui della lavorazione del legno non trattato, potature del verde urbano.
2. Biomasse di origine agricola e residui delle industrie agro-alimentari: produzioni legnose (salice, pioppo, robinia, eucalipto) o erbacee (miscanto, sorgo, cardo, canna) da coltivazioni dedicate, produzioni di piante oleaginose (girasole, colza, etc.), produzione di piante zuccherine (barbabietola da zucchero, sorgo zuccherino, etc.), residui delle potature, residui delle industrie agro-alimentari (sansa).
3. Biomasse da rifiuti urbani: componente biodegradabile dei rifiuti urbani e industriali opportunamente selezionati.

Conversione in energia

La possibilità di sfruttare le biomasse come fonte energetica avviene attraverso una serie di processi che vanno dalla semplice combustione delle biomasse ligno-cellulosiche alla esterificazione degli oli per la produzione di biodiesel. I processi di conversione in energia delle biomasse possono essere ricondotti in due principali categorie

• Processi termochimici: l'azione del calore permette le reazioni chimiche necessarie a trasformare la materia in energia. Sono indicate per materiale cellulosico e legnoso. Le biomasse che più sono adatte a tale processo sono le biomasse forestali e i residui delle lavorazioni del legno, le colture dedicate ligno-cellulosiche (miscanto, ecc.) e sottoprodotti delle biomasse agricole (paglia di cereali) e delle industrie agro alimentari (lolla, gusci, noccioli, ecc.)
  
  
  1. combustione diretta: consiste nel bruciare la biomassa in presenza di aria. Il processo si avvia con una apporto esterno di calore. La combustione di prodotti e residui forestali e agricoli presenta buoni rendimenti, purché le sostanze siano ricche cellulosa e lignina e con contenuti di acqua inferiori al 35%. Idonee a questo processo di conversione termochimica sono le biomasse di origine forestale e le biomasse ligno-cellulosiche delle coltivazioni dedicate legnose e alcune erbacee (miscanto, canna, ecc.)
  2. carbonizzazione: consente la trasformazione di materiale legno-cellulosico, per azione di calore, in carbone (carbone di legna o carbone vegetale), mediante l'eliminazione dell'acqua e delle sostanze volatili dalla materia vegetale
  3. gasificazione: processo in cui materiale ligno-cellusoico è termochimicamente convertito in un gas a basso o medio potere calorifico inferiore, tramite la vaporizzazione dei componenti più volatili (gas di idrocarburi, idrogeno ecc.)
  4. pirolisi: decomposizione di materiali organici, per mezzo di calore (tra 400 e 800°C) e in completa assenza di ossigeno. I prodotti della pirolisi sono sia gassosi, sia liquidi, sia solidi, in proporzioni che dipendono dai metodi di pirolisi


• Processi biochimici: ricavano energia per reazioni chimiche derivate dalla presenza di enzimi, microrganismi, funghi, che si diffondono nelle biomasse in particolari condizioni di ambiente (elevato contenuto d'acqua, condizioni anaerobiche). Le biomasse che più si adattano sono le colture dedicate quali le piante oleaginose (girasole, colza, ecc.), i reflui zootecnici, scarti delle lavorazioni agro-industriali o agro-alimentari e i reflui urbani.
  
  
  1. digestione aerobica: consiste nella metabolizzazione delle sostanze organiche per opera di micro-organismi, il cui sviluppo è condizionato dalla presenza di ossigeno. Questi batteri convertono sostanze complesse in altre più semplici, liberando anidride carbonica e acqua e producendo calore proporzionale alla loro attività metabolica. Il calore può essere trasferito all'esterno, mediante scambiatori a fluido
  2. digestione anaerobica: avviene in assenza di ossigeno e consiste nella demolizione, ad opera di micro-organismi, di sostanze organiche complesse contenute nei vegetali e nei sottoprodotti di origine animale, producendo gas (biogas)
  3. fermentazione alcolica: avviene per mezzo della presenza di lieviti in condizioni di ambiente privo di ossigeno. Porta alla produzione di etanolo e altre sostanze secondarie. I derivati dell'etanolo possono essere utilizzati come biocombustibili liquidi
  4. esterificazione: processo nel quale un olio vegetale è fatto reagire in eccesso di alcool metilico e in presenza di un catalizzatore. Il prodotto finale, è una miscela di metil-esteri, che non contiene né zolfo né composti aromatici, con elevata presenza di ossigeno (ha come prodotto il biodiesel).

Questi processi hanno lo scopo di rendere la biomassa direttamente utilizzabile nei cicli di produzione di energia.

Trattamenti per un uso diretto nella produzione di energia

Con i seguenti semplici pre-trattamenti o trattamenti (per lo più meccanici), alcune biomasse, in particolar modo quelle ligno-cellulosiche, possono essere trasformate direttamente in biocombustibili, pronti per i processi di conversione termochimica:

1. essiccazione trattamento rivolto a diminuire il contenuto d'acqua al fine di incrementare il potere calorifico del legno. L'essiccazione può essere naturale o forzata.
2. cippatura consiste nella riduzione in scaglie del materiale legno. Questo processo di trasformazione avviene tramite azione meccanica di uno strumento a martelli o a coltelli. Il prodotto finale è il cippato, classificabile (biocombustibile solido legnoso).
3. pelletizzazione (o densificazione) processo che consiste nella essiccazione di materiale legnoso seguita da una sminuzzatura in piccole scaglie, quasi polvere, e successivamente compressione in piccoli

Energia dalle biomasse vantaggi e svantaggi

Vantaggi

1. Ampiamente disponibile
2. Rappresenta una risorsa locale, pulita e rinnovabile
3. Non contribuisce all'effetto serra
4. È facilmente convertibile in combustibili ad alto potere energetico
5. Può sfruttare le zone inutilizzate dall'agricoltura e creare occupazione nelle comunità rurali
6. Quantità limitata di zolfo, riducendo così la produzione di piogge acide

Svantaggi

1. La combustione della biomassa può essere efficiente e pulita se si fa uso di tecnologie moderne e adatte
2. Per ottenere alta qualità e buon rendimento, è necessario l'utilizzo di moderne caldaie
3. Ancora poca programmazione a livello nazionale e regionale
4. Mercato ancora non adeguato allo sviluppo del settore
5. L'opinione pubblica non è ancora informata correttamente

Legislazione e incentivazione

La conversione in legge, del decreto-legge 1 ottobre 2007 n. 159 recante "interventi urgenti in materia economico-finanziaria", collegato alla legge finanziaria 2008, da' il via ad una nuova forma di incentivazione per la produzione di energia elettrica da biomasse.

Campo di applicazione
L'incentivo riguarda l'energia elettrica prodotta da impianti alimentati da biomasse e biogas:

• Di origine:
1. Agricola
2. Forestale
3. Zootecnica
• Ottenute nell'ambito di intese di filiera o contratti quadro (ex art. 9 e 10 d.lgs. 102/2005) o provenienti da filiere corte, ossia prodotte entro un raggio di 70 km dall'impianto che le utilizza. La produzione di energia elettrica deve essere stata autorizzata DOPO il 31/12/2007. Sono ammessi agli incentivi anche ai cosiddetti impianti ibridi, che utilizzano cioè sia biomassa sia altri tipi di combustibili. In questo caso l'incentivo verrà erogato solamente per la quota parte di energia prodotta da biomassa.

Entità dell'incentivo
Sono previsti due differenti regimi di sostegno, a seconda della potenza elettrica dell'impianto.

Impianti con potenza < 1 MWe
È possibile scegliere il regime di incentivazione tra:
Conto energia
Certificati Verdi

Impianti con potenza > 1 MWe
Certificati Verdi

Al termine di tale periodo l'energia prodotta è remunerata alle condizioni economiche previste dall'art. 13 del d.lgs. 387/2003. Si ricorda che il decreto legge impone che, a partire dal 1 gennaio 2008, 1 Certificato Verde corrisponde ad 1 MWhe. Gli incentivi riportati ad inizio paragrafo potranno essere aggiornati ogni 3 anni con decreto del Ministro dello sviluppo economico di concerto con il Ministro delle politiche agricole alimentari e forestali. È ammessa la cumulabilità con altri incentivi pubblici di natura nazionale, regionale, locale o comunitaria in conto capitale o in conto interessi con capitalizzazione anticipata, purché non eccedenti il 40 % del costo totale dell'investimento. Con successivo decreto del Ministro delle politiche agricole alimentari e forestali di concerto con il Ministro dello sviluppo economico, verranno individuate le modalità con le quali i produttori e distributori di biomassa e biogas sono tenuti a garantire la tracciabilità e rintracciabilità della filiera, pena l'esclusione dal sistema di incentivi. In caso di sostituzione, in data successiva all'autorizzazione, del combustibile ammesso ai presenti incentivi con altre biomasse di origine agricola, è possibile comunque beneficiare delle diverse e specifiche forme di incentivazione eventualmente previste per tali combustibili.
La prima Gazzetta Ufficiale del 2009 pubblica il Decreto del Ministero dello sviluppo economico e prevede nuovi incentivi per le aziende agricole produttrici di energia elettrica proveniente da biomassa agricola come le colture energetiche, i residui di potature e il letame che proviene dagli allevamenti. In particolare il decreto prevede una tariffa di 0,22 euro/kW in conto energia per l'energia prodotta da impianti con potenza inferiore ad 1 MW che vengono alimentati a biomasse o biogas. Inoltre il testo definisce la questione della cumulabilità degli incentivi definendo che l'accesso alla tariffa è cumulabile con altri incentivi pubblici ricavabili a livello nazionale, regionale e locale o comunitaria in conto capitale o in conto interessi con capitalizzazione anticipata non eccedenti il 40% del costo di investimento. E' un passo importante per l'impegno che l'Italia ha stabilito con la Commissione Ue circa l'accordo sul clima che fissa una soglia del 20% della produzione di energia rinnovabile entro il 2020. L'incentivo economico permetterà a piccole e medie imprese agricole di investire nella produzione di energia rinnovabile e di essere contemporaneamente compatibili con la sostenibilità ambientale, sociale ed energetica. In generale un impianto che produce energia da biomasse vegetali valorizza i prodotti attraverso la vendita o l'autoconsumo.