Energia dalle biomasse vegetali: le opportunità per le aziende agricole
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economia e politica agraria
Energia dalle biomasse vegetali:
le opportunità per le aziende agricole
Giovanni Candolo
Le possibili conversioni energetiche delle biomasse vegetali che consentono una redditività certa attual-
mente sono quelle che prevedono la produzione di energia elettrica, in quanto la vendita dell’elettricità
e certa ed il suo prezzo presumibilmente salirà. I processi di conversione più promettenti sono remu-
nerativi già con impianti di potenza elettrica inferiore al MW, impianti che possono essere gestiti anche
a livello aziendale.
PAROLE CHIAVE: Biomasse vegetali, energia elettrica, combustione, biogas
Le piante possono essere considerate come I processi di conversione devono permette- da impianti alimentati da fonti energeti-
un serbatoio di energia, in quanto attraver- re di ottenere un prodotto ad alta densità che rinnovabili (IAFR), a prezzi di mercato
so il processo fotosintetico fissano l’ener- energetica e facilmente utilizzabile in suces- che, per impianti con potenza superiore
gia solare in energia di legame chimico, sivi trasduttori energetici. Ogni processo di ai 500 kW, indicativamente si aggirano
sintetizzando composti organici complessi conversione richiede specifiche caratteristi- mediamente sui 6 €cent/kWh;
ad elevato contenuto energetico. Questi che delle biomasse (fig. 2). 2. gli impianti produttori di energia elettrica
composti organici costituiscono sia i tessuti Attualmente i processi di conversione che certificati come IAFR. per ogni unità di
parenchimatici delle piante, sia le sostanze consentono di ottenere già una redditività energia elettrica prodotta, hanno dirit-
nutritive che la pianta immagazzina sotto interessante sono quelli che prevedono, to ad un incentivo, chiamato certificato
forma di sostanze di riserva (zuccheri com- come prodotto energetico finale, la produ- verde. Attualmente la durata di questo
plessi, amidi e/o acidi grassi). Per recupera- zione di energia elettrica. incentivo è prevista per 12 anni. Il valore
re questa energia di legame chimico in una Il motivo è legato a due fattori: del certificato verde attualmente è di circa
forma riutilizzabile a fini pratici, è neces- 1. il GRTN (Gestore Rete Trasmissione Na- 10 €cent per kWh prodotto. Il valore del
sario adottare un processo di conversione zionale per l’energia elettrica) ha l’obbligo certificato verde è stabilito annualmente
energetico (fig. 1). di acquistare l’energia elettrica prodotta in base ad un meccanismo che obbliga i
Coltura di pioppo SFR alla fine del primo
anno di impianto.
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BIOMASSA VEGETALE
Conversione Conversione Conversione
termochimica biologica fisica
Combustione Pirolisi Gassificazione Fermentazione Digestione Spremitura
Calore Bioolio Gas Etanolo Gas Olio
Carbone combustibile combustibile combustibile
gas
Fig. 1
L’energia contenuta nelle biomasse vegetali può essere convertita adottando processi termochimici, biologici o fisici. Il risultato finale, a parte che per la
combustione diretta, è un prodotto ad alta densità energetica, utilizzabile con maggior facilità e flessibilità in sucessivi dispositivi di conversione energetica.
BIOMASSE DEDICATE BIOMASSE INTEGRATIVE
Erbacee annuali: sorgo, mais, kenaf... Residui legnosi
Conversione
Erbacee poliennali: arundo, miscanto... Rifiuti industriali vegetali
termochimica
Arboree a ciclo breve: pioppo, salice, robinia... Parti organiche RSU
Biogas: mais, sorgo, kenaf, graminacee… Biogas: scarti agroalimentari,
Conversione
Bioalcool: mais, grano, orzo, barbabietola, liquami
biologica
sorgo zuccherino... Bioalcool: eccedenze agricole
Conversione Bioolio - Biodiesel: girasole, colza, soia, Bioolio - Biodiesel: oli esausti
fisico-chimica cartamo, ricino... vegetali
Fig. 2
Le differenti conversioni energetiche presuppongono l’impiego di specifiche biomasse per ottimizzare i rendimenti energetici. Le biomasse utilizzabili
possono provenire sia da colture dedicate sia da prodotti integrativi. Le biomasse integrative costituiscono un’opportunità di riutilizzo di materiali a basso
costo d’acquisto.
grandi produttori di energia elettrica ad La sicurezza di avere un mercato di sbocco - digestione anaerobica
immettere in rete una quota di energia con regole chiare e durature è d’altronde un - utilizzo per combustione di olio vegetale
proveniente da fonti energetiche rinno- presupposto fondamentale per poter inve- Gli impianti a combustione sono proposti
vabili; tale obbligo può essere assolto stire in impianti che richiedono investimenti nell’ambito dei piani di riconversione indu-
acquistando certificati verdi da terzi. non indifferenti. striale di alcuni zuccherifici. Tali impianti
Si viene cosi a determinare un mercato di I processi di conversione dell’energia delle dovrebbero essere alimentati da biomasse
questi certificati, che ne definisce il valore. biomasse che attualmente rappresentano prodotte nell’arco di 40-50 km, attualmente
Si presume che per i prossimi anni tale una possibilità corretta di fattibilità sono le specie ritenute più idonee sono il pioppo
valore dovrebbe rimanere attorno ai 10 essenzialmente tre: e la canna comune. Le superfici interessate
€cent per kWh prodotto. - combustione dovrebbero raggiungere i 10.000 ettari.
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economia e politica agraria
Combustione Energia elettrica
La combustione della biomassa vegetale per 20-29%
produrre calore è senz’altro il processo più Impianto per la Energia
conosciuto per ottenere dell’energia. sola produzione di combustibile
Per ottenere energia elettrica dalla combu- energia elettrica Perdite calore
100
stione è necessario operare ulteriori conver- 80-71%
sioni, di norma cedendo calore a dell’acqua
che sotto forma di vapore alimenta una
turbina collegata ad un alternatore. Quindi
l’energia termica (vapore) viene convertita
in energia meccanica (turbina), l’energia Energia elettrica
meccanica viene convertita in energia elet- 20-29%
trica (alternatore). Il rendimento globale Impianto Energia
di questo processo è tuttavia molto basso coogenerativo combustibile Calore
(fig.3), inizia ad essere economicamente CHP 100 70-61%
interessante per potenze elettriche supe-
riori ai 10-15 MWe, ove il rendimento si Perdite
aggira sul 25% (il rendimento è il rappor- 10%
to tra l’energia elettrica ottenuta in uscita
e l’energia immessa in ingresso, sviluppata
Fig. 3
dalla combustione), per ottenere rendimenti Bilancio energetico esemplificativo di un impianto a combustione. Solamente una piccola parte del-
vicini al 28-29%, che è il massimo ottenibile l’energia ottenuta dalla combustione della biomassa è convertita in energia elettrica. Negli impianti
con le attuali tecnologie, le potenze in gio- di coogenerazione (Combined Heat and Power) il calore residuo viene recuperato per effettuare del
co devono raddoppiare, ponendo problemi teleriscaldamento, migliorando nettamente il bilancio energetico del sistema.
tecnici per la gestione degli elevati volumi
di biomassa da bruciare.
La necessità di mantenere entro i limiti di
legge le sostanze tossiche presenti nei fumi
obbliga ad adottare complessi e costosi stanno sperimentando i motori Stirling. Le sue caratteristiche di crescita rapida, di
sistemi di abbattimento. In particolare le Il motore Stirling è un motore a combustio- ridotte esigenze idriche ed assenza di paras-
cosiddette polveri sottili, tipica emissione ne esterna che basa il suo funzionamento siti, unite ad una tecnica di coltivazione si-
degli impianti a combustione, possono co- sul ciclo di contrazione-espansione di un mile a quella del sorgo da granella lo rendo-
stituire un serio problema per la salute. Le fluido che fa muovere un pistone. no particolarmente conveniente. L’epoca di
polveri sottili sono dovute alle ceneri della Attualmente alcuni impianti sperimentali raccolta ottimale per conseguire i massimi
biomassa ed ad una sua combustione in- basati su questa tipologia di motori stanno traguardi produttivi si colloca a metà set-
completa. Sono quindi molto importanti gli fornendo risultati incoraggianti. tembre. Si può operare con una falcia trin-
aspetti legati alla qualità della biomassa e cia caricatrice, la raccolta mediante taglio
alla tecnologia adottata per governare la e condizionamento e sucessiva imballatura
combustione e il trattamento dei fumi. Le colture da biomassa presenta maggiori costi. Inoltre in queso
I grossi impianti a combustione oltre all’
energia elettrica rendono disponibili ingenti
per la combustione periodo c’è il rischio che probabili pioggie
rendano problematico la formazione e il ca-
quantità di calore, che possono essere usate La bibliografia propone un elenco piuttosto rico-trasporto delle balle.
per il teleriscaldamento. Per portare tale ca- vasto di piante da combustione (tab. 1), Dal punto di vista qualitativo il sorgo pre-
lore nelle zone residenziali è pero necessario solamente per poche tuttavia esiste già la senta un contenuto di ceneri e silicio non
costruire l’impianto di trasporto e di distri- possibilità di indicare una tecnica di colti- ottimali per la conversione termochimica. La
buzione, che ha un costo molto elevato. vazione che consenta di avere costi colturali combustione di sorgo causa inconvenienti
Per favorire il recupero del calore delle cen- ragionevoli e rese soddisfacenti. nelle caldaie attribuibili alla vetrificazione
trali, la legislazione attuale prevede il diritto Agronomica R&S Terremerse ha svolto dagli delle ceneri e dei silicati. Tali problemi si
al certificato verde per le quote di energia anni ‘90 un’intensa sperimentazione in me- possono ridurre con costosi accorgimenti
termica cedute con il teleriscaldamento, rito, atta alla valutazione sia della potenzia- tecnici applicabili alle caldaie.
questo vale anche per le centrali non ali- lità produttiva delle colture sia dalla tecnica Tra le specie poliennali il pioppo a ceduazio-
mentate a biomasse. colturale. Per le specie annuali si ritiene che ne poliennale e la canna comune (Arundo
In impianti di potenza più ridotta (< 1 MWe) attualmente il sorgo da fibra sia la coltura donax) appaiono attualmente le colture più
per convertire il calore in energia elettrica si più promettente. promettenti.
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Le produzioni di biomassa in terreni freschi
Specie Sost. secca Umidità alla Energia teorica
(t/ha) raccolta (%) (GJ/ha) e senza deficit idrici dovrebbero collocarsi
tra le 10-20 t di SS/anno.
Arundo donax 15-35 55-70 240-600
La canna comune è una coltura polien-
Sorgo da fibra 20-30 55-70 334-507 nale a crescita rapida e priva di parassiti;
Panico 10-25 50-60 174-435 il suo grande vantaggio, oltre l’ottima pro-
Miscanto 15-25 50-60 260-440 duttività, è la durata. Attualmente colture
Pioppo 9-25 50-60 160-450 di Arundo condotte sperimentalmente a
livello parcellare da 7 anni continuano ad
Kenaf 10-20 50-60 155-326
assicurare buone produzioni. La possibilità
Salice 10-15 50-60 178-276
di ripartire i costi di impianto su 10-12 anni
Robinia 10-13 50-60 178-231 rende la coltura interessante per assicurare
Canapa 5-15 50-60 128-270 ridotti costi di gestione.
La fase d’impianto necessità tuttavia di es-
Tab. 1 sere messa a punto: di norma la coltura si ri-
Produzione per ettaro di sostanza secca, energia teoricamente ottenibile per ettaro ed umidità
produce per trapianto di rizoma, operazione
alla raccolta di alcune colture da combustione. L’energia che in pratica si ottiene dalla combustione
di queste biomasse è di circa la metà rispetto a quella teorica riportata, in quanto quest’ultima è ad oggi troppo costosa. Attualmente sono
calcolata allo 0% di umidità. Solamente per poche di queste specie esiste una tecnica colturale già in corso attività di ricerca per riprodurre sia
trasferibile a pieno campo. per talea che in “in vitro” Arundo donax.
Specie Piante/mq Sesto impianto Semina/Trapianto Epoca Raccolta
Sorgo fibra (annuale) 20-30 75cmX2.5cm aprile-maggio Settembre
Arundo donax (poliennale) 0.9-1 Interfila 75cm marzo Da settembre a marzo
Pioppo SRF (poliennale) 0.06 Interfila 3 X 0.5m Febbraio-marzo novembre-febbraio
Tab. 2
Alcuni aspetti della tecnica colturale delle specie da biomassa.
Per il pioppo la selezione genetica ha reso
disponibili nuovi ibridi a crescita rapida ed
elevata produzione, tolleranti inoltre a pa-
rassiti fungini ed agli insetti.
La durata di una coltivazione di pioppo ce-
duo si può stimare in una decina d’anni.
La raccolta biennale è quella che probabil-
mente offre il miglior compromesso tra faci-
lità di raccolta e qualità della biomassa.
La coltura è completamente meccanizzabi-
le: il trapianto delle talee si può effettuare
tramite apposite trapiantatrici; la raccolta
viene effettuata con apposite falciatrincia
caricatrici semoventi munite di cassone.
La testata raccoglitrice è appositamente pro-
gettata per la raccolta del pioppo. L’epoca di
raccolta si deve necessariamente collocare du-
rante il periodo di riposo vegetativo della col-
tura, quindi nei mesi autunno-invernali. Que-
sto potrebbe rendere problematico il trasporto
del prodotto, soprattutto nei casi di viabilità
aziendale inidonea al transito di autotreni. Coltura sperimentale di canna comune (Arundo donax).
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economia e politica agraria
In quest’ultimo caso i tessuti meristematici
danno origine alla piantina che potrà essere 100
trapiantata con normali trapiantatrici da or- 95
taggi. La riproduzione per talea rappresenta sorgo canna comune pioppo SRF
90
un’altra possibilità, indagata tuttora a livel-
lo sperimentale. Comunque queste tecniche 85
Costo di produzione (euro/t)
richiedono una validazione in campo per 80
valutare se la produttività viene mantenuta 75
nel corso degli anni. Attualmente si può sti-
70
mare che la produzione in sostanza secca si
attesti sulle 20-30 t/ha. 65
La raccolta, anche se effettuata nei mesi 60
invernali, dà un prodotto con circa il 60% 55
di umidità.
50
In fig. 4 sono riportati i costi unitari in €/t
di SS in funzione delle produzioni per ettaro 45
ottenibili. Il costo della raccolta e del tra- 40
sporto sono le voci che maggiormente inci-
35
dono sul costo di produzione.
30
10 15 20 25 30 35 40
Produzione s.s. (t/ha)
Digestione anaerobica
La digestione anaerobica delle biomasse è Fig. 4
Costi indicativi di produzione di alcune colture da biomassa da combustione. Viene riportato il costo
un processo biologico operato da batteri
unitario di produzione della sostanza secca in €/t in funzione della produzione ottenuta. Costo
che ha come risultato finale la produzione di comprensivo di raccolta e trasporto in un raggio di 45 km.
biogas, miscela di gas con circa il 55-60%
di metano. I primi impianti a biogas sono
nati per risolvere il problema dello smalti-
mento dei reflui zootecnici.
Successivamente gli incentivi legati alla pro- In fig. 5 è riportato lo schema di funziona- La coltura più utilizzata negli impianti nord
duzione di energia elettrica da fonti rinnova- mento di un tipico impianto; in fig. 6 il ren- europei è il silomais, seguito da insilati di
bili hanno reso particolarmente interessante dimento indicativo. È da notare che il rendi- cereali autunno vernini, di trifoglio e di
l’utilizzo di biomasse dedicate per la produ- mento dei grossi motori alimentati a biogas loietto. La resa in biogas di una coltura è di-
zione di biogas. Le consolidate esperienze in è dell’ordine del 35-40%, valore superiore rettamente proporzionale al suo contenuto
merito, sviluppate sopratutto in Germania a quello ottenibile con la combustione. Le di grassi, amidi/zuccheri, proteine cellulosa
ed Austria, rendono questo processo matu- potenze elettriche degli impianti a biogas ed emicellulosa. A livello indicativo maggiori
ro ed adottabile su scala aziendale. arrivano ormai ai 3 MWe. sono i solidi totali della biomassa maggiore
sarà la resa in metano della stessa (tab. 3).
30 agronomica 4/2006
Silomais
Liquame Gasometro
.......... fermentatore
Biogas:
Fermentatore 50-70% metano
Serbatoio
Tramoggia reflui
FASE DI della digestione
METANIZZAZIONE
FASE IDROLITICA
1 2 3 4 Fertilizzante
Energia elettrica
Gruppo motore
5 Energia termica
Fig. 5
Scema di un impianto a biogas. La biomassa viene collocata nella tramoggia ➀ da cui viene automaticamente portata nel fermentatore ➁. Nel fermenta-
tore termostabilizzato avviene la decomposizione microbica della biomassa in materiali idrosolubili. Il materiale liquido viene portato nel reattore ➂ ove
in condizioni di anaerobiosi e termofilia i batteri metanofili completano il processo digestivo; come risultato finale si ha la produzione di biogas. Il biogas
prodotto, depurato dalle sostanze corrosive, viene usato per alimentare un motore endotermico ➄ a cui è collegato un alternatore. L’energia elettrica ot-
tenuta, portata in media tensione (15000 V) ed opportunamente rifasata può cosi essere immessa in rete. Nel serbatoio ➃, viene immagazzinato il refluo
digerito. L’utilizzo del refluo come fertilizzante riduce il fabbisogno di concimi di sintesi, poiché vengono restituiti completamente al terreno gli elementi
minerali organicati dalla biomassa.
Energia elettrica
35-40%
Fig. 6
Energia Bilancio energetico semplificato di un impianto a biogas. L’energia chimica presente
metano nel metano viene convertita in energia meccanica dal motore endotermico a cui è
100 Calore 50-55% collegato un alternatore che trasforma l’energia meccanica in energia elettrica.
Il rendimento dei grossi generatori a metano si avvicina al 40%. Una frazione del
calore utile prodotto dal motore (50-55%) viene utilizzato per riscaldare i digestori,
Perdite 10% la parte rimanente può essere utilizzata per il riscaldamento. Indicativamente per
ogni kWh di energie elettrica prodotta si rende disponibile 1 kWh di energia termica.
Impianto a biogas da 500 kWe della Biogaspark Alpe-Adria.
Partendo da destra si nota la tramoggia di alimentazione, il ser-
batoio in cui avviene la fase idrolitica, il digestore gasometro a
cupola, in secondo piano il serbatoio in cemento del digesto.
Il container in primo piano contiene il gruppo generatore
alimentato a biogas.
31 agronomica 4/2006
economia e politica agraria
Quantità Produzione % CH4 CH4 EnergiaTot Elettricità
Materiale S.S. %
(t) Biogas (m3/t) nel Biogas (Nm3/t) (kWh/t) (Kwhe/t)
Fieno di erba 1 56 315 54 170 1.622 616
medica
Insilato di sorgo 1 30 146 52 76 723 275
zuccherino
Insilato d’erba 1 35 141 52 73 701 266
Insilato di mais 1 35 203 52 105 1.004 382
Stocchi di mais 1 86 243 51 124 1.182 449
Trifoglio 1 20 108 54 58 556 211
Insilato di girasole 1 35 108 53 57 546 207
Paglia 1 86 286 50 143 1.364 518
Liquame bovino 1 7,5 23 55 12 118 45
Liquame suino 1 4,5 14 55 7 71 27
Tab. 3
Produzioni di metano, energia totale ed energia elettrica ottenibile da una tonnellata di diverse biomasse digerite per la produzione di biogas. Dati medi
bibliografici.
Tuttavia poichè la biomassa è prodotta su tavia porre dei problemi legati ai limiti di siderata un prodotto derivato dall’attività
una superficie, assume importanza l’ener- quantità e di epoca imposti nelle zone am- agricola, ha dato un impulso anche all’indu-
gia otenibile dalla coltivazione di 1 ettaro di bientalmente vulnerabili, ove si renderebbe stria produttrice di piccoli-medi generatori
coltura (tab. 4). necessaria una maggior superficie per la di elettricità alimentati ad olio vegetale. Tale
Con la crescita di potenza degli impianti si è sua distribuzione. olio è in genere il risultato della spremitura
evidenziata la necessità di poter disporre di meccanica di semi oleaginosi. La disponi-
più colture da biomassa da poter raccoglie- bilità di motori endotermici espressamente
re nell’arco dell’anno, in maniera di ridurre i Utilizzo per combustione progettati per l’utilizzo di olio vegetale non
quantitativi da immagazzinare nelle platee
di stoccaggio. Nei nostri ambienti di colti-
di olio vegetale transesterificato (il noto biodiesel) sta con-
sentendo una discreta diffusione di questi
vazione questi aspetti non sono stati com- La possibilità data alle aziende agricole di impianti nel nord Europa. In sintesi si può
pletamente indagati, le scelte possibili sono produrre energia elettrica, che viene con- produrre aziendalmente l’olio di colza o di
molte, ma solo attraverso una sperimenta-
zione mirata sarà possibile determinare il
mix di colture che ottimizzano il reddito.
A titolo indicativo, per un impianto della
potenza di 1 MWe sono necessarie circa
20000 t di silomais, corrispondenti a circa
350 ettari di coltura.
Il prodotto derivante dalla digestione indi-
cativamente ha la stessa massa di quello
posto in ingresso del digestore, poiché es-
senzialmente il processo digestivo sottrae
carbonio organico, tutti gli elementi mine-
rali costituenti la biomassa si ritrovano nel
digesto. Il digesto ridistribuito sul terreno
restituisce quindi gli elementi nutritivi assor-
biti precedentemente dalle piante, andando
a costituire un ciclo virtuoso che ha come
effetto quello di ridurre notevolmente l’im-
missione di concimi chimici nel sistema.
Lo spandimento del digesto potrebbe tut- Coltura sperimentale da girasole per digestione anaerobica.
32 agronomica 4/2006Prod.
Prod. SS CH4 Elettricità/anno
Materiale tal quale
(t/ha) (Nm3/ha) (kWhe/ha)
(t/ha)
Insilato di mais 55 19 5.792 20.984
Insilato di sorgo zucc. 60 18 4.549 16.482
Fieno di medica 20 11 3.402 12.326
Trifoglio 40 8 2.333 8.452
Insilato di graminacee 29 10 2.099 7.606
Girasole 30 11 1.717 6.222
Stocchi di mais 5 4 620 2.245
Paglia 4 3 572 2.074
Tab. 4
Produzioni per ettaro di diverse colture utilizzabili per l’alimentazione di impianti a biogas. Viene ripor- Particolare del pistone di un motore ad olio ve-
tata la conseguente resa in metano e l’energia elettrica ottenibile da un ettaro di coltura. Nell’ipotesi getale, la parte superiore è collegata attraverso
di vendita dell’energia elettrica a 6 Ecent/kWh, e con il certificato verde di 10 Ecent/kWh, il ricavo lo spinotto alla parte inferiore. La camera di
ottenibile dalla digestione di un ettaro di alcune di queste colture è senza dubbio interessante. combustione è ricavata nella testa del pistone.
girasole grazie a piccoli impianti di spremi-
tura già disponibili sul mercato ed utilizzare
l’olio stesso come carburante per il gene-
ratore elettrico. I pannelli proteici derivanti
dalla spremitura possono essere usati per
uso mangimistico. Nel nostro Paese l’uti-
lizzo di olio vegetale di produzione extra
aziendale come combustibile è ammesso
solo pagando la relativa accisa, peraltro va-
riabile in funzione delle decisioni degli uffici
di finanza locali.
Diversamente in vari paesi europei gli agri-
coltori sono esentati dal pagamento delle
accise, ciò sta favorendo la diffusione sia di
macchine motrici sia di impianti generatori
di elettricità alimentati ad olio vegetale.
La foto 1 riporta un particolare del gruppo
generatore ad olio vegetale della potenza
di 125 kW usato da un azienda agricola
austriaca per la produzione di calore ed
elettricità. Il calore prodotto dal motore
rappresenta una primaria fonte di reddito in
quanto viene utilizzato per essiccare del trin-
ciato di canapa che poi viene venduto per la
produzione di pannelli isolanti per l’edilizia.
In questo caso l’olio vegetale combustibi-
le (girasole, palma, ecc.) viene acquistato
sul mercato. Il prezzo di tale generatore è
di circa 140000 €. Con un tempo di fun-
zionamento di 8000 ore/anno, il fatturato Gruppo generatore da 125 kWe con motore endotermico alimentato ad olio vegetale. L’impianto,
aziendale dovuto alla vendita dell’energia montato presso un’azienda agricola, è composto da 2 unità e tutto il calore prodotto viene utilizzato
per l’essicazione di trinciato di canapa.
elettrica ed all’utilizzo dell’energia termica
diventa una fonte di reddito rilevante.
33 agronomica 4/2006economia e politica agraria
LA COMBUSTIONE DELLE BIOMASSE: ASPETTI CHIAVE
Le biomasse vegetali da combustione presentano una bassa den-
sità energetica. La raccolta di cippato di legno, trinciato di sorgo,
canna ecc. dà un prodotto con peso specifico molto basso, con
Aria valori di 0.35 - 0.5 t/m3. Un unità di volume di prodotto raccolto
è composta quindi da più del 50% di aria. La parte organica
rimanente è composta per ameno il 50% di acqua.
Il costo del trasporto per unità di sostanza secca diventa quindi
molto elevato. Il basso peso specifico del prodotto non consente
inoltre di raggiungere la massima portata consentita agli auto-
Biomassa treni (circa 30t), aumentando il numero di trasporti necessari per
unità di superficie.
L’energia ottenibile dalla combustione della biomassa dipende
Acqua dalla composizione chimica della stessa, lignina, cellulosa ed
40-65% Cellulosa emicellulosa sono i composti che hanno un alto potere energeti-
Sostanza secca co. Il potere energetico è espresso dal potere calorifico inferiore
35-60% Emicellulosa
(PCI) che per le biomasse legnose si aggira sui 17 MJ/kg con
Lignina
biomassa allo 0% di umidità.
20,0
17,5
15,0
12,5
PCI (MJ/kg)
10,0
7,5
5,0
2,5
0,0
0 10 20 30 40 50 60 70 80
Umidità (%)
Il potere calorifico reale ottenibile dalla combustione di una biomassa vegetale dipende dal suo contenuto di umidità. Per
portare allo stato di vapore l’acqua presente nella biomassa è necessario spendere dell’energia (calore latente di evapora-
zione) che quindi viene consumata a scapito dell’energia utilizzabile nella conversione sucessiva. Nel grafico viene esplici-
tata la relazione tra umidità e PCI; un buon cippato a 0% di umidità ha un PCI di circa 17.6 MJ/kg; se noi lo consideriamo
con l’umidità tipica che si ha alla raccolta, tra 50 e il 70%, dalla combustione di tale cippato otterremo da 7,5 a 5 MJ/kg.
Pertanto per ottenere la massima energia dalla combustione l’ideale sarebbe partire con l’umidità più bassa possibile. Per
ottenere ciò occorrerebbe esiccare le biomasse in campo, sfruttando l’energia del sole, azione che pero obbligherebbe ad
un taglio estivo delle biomasse, con ripercussioni inaccettabili sulle rese ettariali.
34 agronomica 4/2006COSA SONO LE POLVERI SOTTILI
Le polveri sottili, dette anche particolato o aereosol atmosferico, sono tutte le particelle che rimangono sospese nell’aria avendo
dimensioni microscopiche. Una particella rimane in sospensione nell’aria se presenta un diametro inferiore ai 100 µm. le polveri
sottili sono la causa di migliaia di ricoveri per patologie respiratorie e cardiovascolari. Le particelle più piccole penetrano attraverso
il sistema respiratorio addirittura nelle cellule umane.
Le polveri sottili possono essere: Dimensioni delle PM 10 e PM 2,5
• solidi o liquidi (dalle analisi viene esclusa l’acqua)
• di forma arbitraria (sferiche o non-sferiche)
Sezione di capello (60 µm)
• di origine naturale o antropica
Sono considerate polveri sottili le particelle con
dimensioni:
• Raggio compreso tra 0.005 - 100 µm
In funzione della loro provenienza si possono
suddividere in: PM10 PM2.5
• Aerosol urbani: raggio piccolo (residui combustione, Capello umano (10 µm) (2.5 µm)
(60 µm diametro)
polveri traffico, ecc.)
• Aerosol naturali: raggio grande (pollini, polveri ecc. )
Le polveri sottili vengono eliminate dall’atmosfera grazie alla pioggia (deposizione umida) e al vento (deposizione secca).
Il diametro delle particelle è considerato attualmente il parametro più importante per caratterizzare il comportamento fisico del
particolato atmosferico, indipendentemente dalla sua composizione chimica.
La normativa attuale fissa dei limiti riguardanti il peso delle particelle che possono essere presenti in un unità di volume di aria.
Vengono prese in considerazione le particelle con diametro inferiore ai 10 µm, le cosidette PM 10. Attualmente tale limite è di
40 µg/m3. Esiste tuttavia una proposta di direttiva CE che fissa dei limiti per le particelle più fini, che sono notoriamente le più
pericolose: le cosidette PM 2,5. con diametro minore di 2,5 µm.
In base a tale direttiva il valore di concentrazione di PM 2,5 da non superare nell’aria dell’ambiente sarà di 25 µg/m3.
La legislazione attuale stabilisce dei limiti di emissioni di inquinanti degli impianti a combustione in funzione della potenza termica
installata. Ad esempio per impianti con potenza > di 20 MWt le polveri totali emesse dai fumi devono essere minori di 30 mg/m3.
A titolo di confronto si consideri che una stufa a legna raggiunge i 500 mg/m3 di emissioni di polveri, ovviamente la potenza in
gioco è molto ridotta.
Conclusioni Gli impianti distribuiti in maniera oculata
sul territorio possono coniugare più effica- SUMMARY
Per le aziende agricole esistono concrete cemente sia la necessità di collocare conve-
Guaranted income from the use
opportunità di integrare il reddito attraver- nientemente il calore prodotto, ad esempio
of plant-biomass, will be realized
so la produzione di energia elettrica. presso edifici pubblici/opifici, sia il trasporto
by converting them into electric
L’impiego del calore derivante dalle dif- delle biomasse, che sarebbe fatto con mezzi
energy. In fact the actual consum-
ferenti conversioni rimane un obiettivo da aziendali.
ing of electric energy is increas-
perseguire per massimizzare l’efficienza de- La costituzione di un organismo che gover-
ing, and so will be the bill.
gli impianti. ni tutti i processi è tuttavia indispensabile
A small power-plant (power
Gli impianti gestibili a livello aziendale o per assicurare efficienza ed organicità alla
< 1MW) managed internal to a
da un insieme di aziende sono sicuramen- filiera.
farm, can be sufficient to get a
te quelli che salvaguardano maggiormente
promising income.
le aspettative del mondo agricolo, poiché
la valorizzazione del ruolo di impresa delle
KEY WORDS
aziende agricole ne risulterebbe rafforzato.
plant-biomass, electric energy,
combustion, bio-gas
35 agronomica 4/2006Puoi anche leggere
