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Biomasse legnose, impianti per cogenerazione in Italia

Una persona tiene in mano delle biomasse legnose- Credit: iStock

GREEN11 maggio 2022

Biomasse legnose, impianti per cogenerazione in Italia

di Maura Corrado

Si punta su moderni impianti a Syngas.

L’utilizzo di biomasse legnose è una delle questioni più dibattute nel settore della produzione di energia. Per biomasse legnose si intendono tutti i materiali di origine vegetale provenienti da legno di sottobosco, legno usato e di scarto, sfalci di potatura del verde pubblico, residui di lavorazioni agricole ed alimentari.

 

 

Il dossier di RSE

L’utilizzo di questa fonte rinnovabile può infatti costituire un valido contributo verso il conseguimento dell’obiettivo previsto dal Piano nazionale clima-energia, che prevede di soddisfare, entro il 2030, una quota del 30% dei consumi finali nazionali con produzione da fonti energetiche rinnovabili.

È quanto emerge da un breve dossier di RSE (Ricerca Sistema Energetico). Più in particolare, è stato stimato che l’utilizzo della biomassa legnosa in un impianto di teleriscaldamento, con generatori centralizzati dotati di idonei sistemi di abbattimento, può generare sia un risparmio di energia fossile primaria compreso tra il 60% e l’80%, sia benefici ambientali complessivi in considerazione dei combustibili fossili sostituiti (soprattutto il gasolio) e delle tecnologie di utilizzo di fonti alternative (impianti domestici a legna, pellet).

 

 

La situazione in Italia

In Italia la copertura di boschi e foreste corrisponde a circa 11 milioni di ettari, oltre un terzo del territorio (36,5%, rispetto ad una media mondiale del 31%). In base ai dati che emergono dai censimenti 2005 e 2015, l’incremento annuo della superficie a bosco è dello 0,2%, soprattutto a causa dell’abbandono di superfici coltivate.

Il volume complessivo di legno è oggi stimato all’incirca in 1,27 miliardi di m3, con un incremento annuo di circa 36 milioni di m3 (circa il 2,8% per anno).

Nonostante la presenza di questa ingente risorsa rinnovabile – la superficie dei boschi italiani è raddoppiata negli ultimi 100 anni - la produzione di energia elettrica e termica da biomassa legnosa nel nostro Paese è ancora poco sfruttata.

In sintesi, c’è ampio spazio per accrescere l’uso della biomassa legnosa (di almeno tre volte) senza ridurre il patrimonio boschivo, attuando una gestione attiva a beneficio della biomassa stessa e della stabilità del territorio.

 

 

I vantaggi

Affidarsi alla biomassa legnosa per produrre energia e per il riscaldamento offre numerosi vantaggi. L’uso a scopo esclusivamente elettrico della biomassa legnosa riduce infatti di cinque volte le emissioni rispetto alla migliore tecnologia a gas, mentre l’uso termico è 10 volte meno impattante sull’ambiente rispetto ad una caldaia a gas.

Con la cogenerazione, poi, questa risorsa si rivela ancora più efficiente. La biomassa legnosa è una fonte affidabile e disponibile: in media la produzione elettrica è per 4700 ore/anno, ha quindi un buon valore ai fini dell’adeguatezza.

Inoltre è una fonte flessibile: anche se usata in cogenerazione/teleriscaldamento, un accumulo termico a basso costo può disaccoppiare la fornitura di calore da quella elettrica.

 

 

Gli impianti di cogenerazione

L’impiego in cogenerazione della biomassa legnosa (che prevede una produzione combinata di energia elettrica e termica), con distribuzione del calore in reti di teleriscaldamento, potrebbe assicurare un’efficienza complessiva di oltre l’80% e ridurre le emissioni di anidride carbonica di oltre 10 volte rispetto alla produzione separata, attraverso il gas naturale, di energia elettrica (cicli combinati) e termica (caldaie domestiche o condominiali).

In un processo di Life Cycle Analysis e considerando taglio, trasporto e lavorazione (cippatura) del legname, a cui va aggiunta la costruzione degli impianti di sfruttamento energetico, le emissioni di CO2 prodotte dalla combustione di biomasse legnose sarebbero quindi solo di qualche decina di gCO2/kWh.

Non si tratta, dunque, di una fonte rinnovabile a saldo zero, ma avrebbe comunque valori di molto inferiori rispetto alle fonti fossili, ricordando che per la produzione elettrica da gas naturale si arriva a circa 350 gCO2/kWh emessi e per quella da carbone a circa 750 gCO2/kWh.

 

 

Gli impianti a Syngas

Tra gli impianti di cogenerazione sui quali al momento si punta maggiormente in Italia, ci sono gli impianti a Syngas. Il Syngas viene prodotto attraverso l'utilizzo di un gassificatore pirolitico downdraft per biomasse agro-forestali, il quale al proprio interno riproduce di continuo quattro processi termochimici.

Il primo è il processo di essiccazione: all'interno del gassificatore la biomassa legnosa si surriscalda e perde tutto il contenuto idrico, che si trasforma in vapore acqueo.

La biomassa entra nella zona di pirolisi in fase anidra (0% di umidità). La fase successiva è la pirolisi: è un processo termochimico che decompone la biomassa. Si innesca tra i 150° e 800°C, in forte carenza di ossigeno. I prodotti di pirolisi sono gassosi, liquidi e solidi, in base alla biomassa usata.

C’è poi la combustione: è l'ossidazione della biomassa e dei derivati della pirolisi. Avviene in forte carenza di ossigeno, a una temperatura tra 1.000-1.200°C. L'aria comburente entra nell’area di combustione attraverso degli ugelli dimensionati per avere una combustione ipo-aerobica (soffocata). Gli idrocarburi vengono trasformati in gas.

 

 

La riduzione

Infine, si verifica la riduzione: i gas prodotti dalla combustione passano attraverso un letto di carbone a circa 600-800°C. Il letto di carbone viene costantemente alimentato dalla combustione stessa e contribuisce a rigenerare il gas, aumentandone il potere calorifico.

La riduzione agisce principalmente sul vapore acqueo e sull'anidride carbonica. Sul fondo del reattore viene realizzata una zona per la raccolta dei residui solidi prodotti dal processo. Il gas così ottenuto viene depurato dalle particelle di carbonio più leggere e successivamente un filtro completa la pulizia.

L'alimentazione del pirogassificatore avviene con biomassa legnosa ed è a basso costo di produzione. Utilizzando biomassa legnosa per produrre energia tramite pirogassificazione, si imprigiona la CO2 fissata nella biomassa all’interno del biochar, evitando così la re-immissione in atmosfera. Il contributo energetico derivante da un più intenso sfruttamento della biomassa legnosa sarebbe rilevante.

Se l’Italia raggiungesse livelli di utilizzo di questa materia prima equiparandosi alla media europea e incrementando gli impianti di cogenerazione, si potrebbe ottenere una nuova potenza installabile di 1900 MWe e una produzione addizionale elettrica di 7,5 TWh e termica di 30 TWh.

Se questa produzione sostituisse quella da gas naturale si avrebbero minori emissioni di quasi 8 milioni di tonnellate all’anno di CO2.