Centrale a biomasse
Una centrale a biomasse è una centrale elettrica che utilizza l'energia rinnovabile ricavata dalle biomasse, attraverso diverse tecniche: l'energia può essere estratta sia per combustione diretta delle biomasse, mediante particolari procedimenti tendenti a migliorare l'efficienza, sia mediante pirolisi, sia mediante estrazione di gas di sintesi (syngas) tramite gassificazione. Il termine biomassa definisce qualsiasi materia organica (cioè derivata dal processo di fotosintesi clorofilliana) con esclusione dei combustibili fossili e delle plastiche di origine petrolchimica[1]. Questa definizione raggruppa una varietà estremamente eterogenea di materiali[1]: può trattarsi, ad esempio, di cascami dell'industria, di legname da ardere, di residui di lavorazioni agricole e forestali, di scarti dell'industria agroalimentare, reflui degli allevamenti, oli vegetali, rifiuti urbani, ma anche specie specie vegetali coltivate per lo scopo, come il pioppo, il miscanto, ecc.
Storia
Dal punto di vista storico, prima dell'uso delle energie fossili in quantità significative, la biomassa in forma di legna da ardere ha fornito all'umanità buona parte dell'energia necessaria al proprio sostentamento. Solo quando l'umanità ha scoperto la comodità d'uso del carbone e di altre fonti fossili, queste hanno potuto dare un contributo fondamentale all'evoluzione e allo sviluppo umano, relegando l'energia da biomasse a un ruolo più marginale. Questa situazione ha fatto sì che, nel primo decennio del XXI secolo, i combustibili fossili assicurano una quota di circa l'85% di tutta l'energia utilizzata sul pianeta Terra.
L'interesse per l'energia da biomasse è stato risvegliato dai problemi di sostenibilità ambientale ed economica legati alla quantità dei giacimenti di combustibili fossili disponibili e dai problemi e di instabilità geopolitica derivanti dalla loro disomogenea distribuzione sul pianeta.
Diffusione e linee di tendenza
Son, quindi, esigenze legate alla sostenibilità ambientale dei fabbisogni energetici nazionali a far sì che la produzione di energia da centrali a biomasse siain aumento: in Italia (dati disponibili al 2006) ammonta a circa 2500 megawatt[2] (erano 1200 MW di energia elettrica nel 2002, secondo dati AIEA[3]), prodotti prevalentemente dalla combustione del legno, dei rifiuti e del biogas[2]. In altre nazioni, come Germania, Austria, Danimarca, Spagna, lo sfruttamento delle centrali a biomasse è molto più intenso, anche per effetto di legislazioni che offrono un maggior favore nei confronti di questa forma di produzione. Dati pubblicati nel 2005 dall'Agenzia internazionale dell'energia, relativi alla situazione dei consumi mondiali nel 2002, danno, ad esempio, una produzione più che tripla, rispetto a quella italiana nello stesso peridoo (1200 MW), in paesi come la Germania (3800 MW), la Spagna (3900 MW), il Regno Unito (3900 MW)[3]. Altissima, sempre secondo i dati del 2002, è poi la produzione della Danimarca: il suo valore, 1200 MW[3], seppur paragonabile, in valore assoluto, a quello italiano, deve essere riproporzionato sulla base di una popolazione quasi dodici volte inferiore.
Vantaggi
Concentrazioni del carbonio in atmosfera
Per quanto riguarda le implicazioni ambientali, quella prodotta dalle biomasse è un'energia rinnovabile. Uno dei vantaggi che si trae da questa modalità di produzione dell'energia elettrica è che essa si basa sull'utilizzo di scarti agricoli, industriali e urbani, anziché l'uso di derivati del petrolio. L'utilizzo energetico di biomasse ha un effetto positivo sull'ambiente, poiché il carbonio contenuto nella biomassa fa parte del ciclo naturale del carbonio e non aumenta, a lungo termine, la concentrazione di anidride carbonica nell'atmosfera[4], a differenza dei combustibili fossili e derivati, come olio combustibile, carbon fossile o gas naturale, normalmente impiegati nelle centrali termoelettriche. Per questo motivo, l'energia da biomasse risolve "in maniera brillante il problema dell'aumento di CO2 nell'atmosfera"[5], con riflessi positivi sul contenimento della porzione di riscaldamento globale per effetto serra attribuibile ai gas serra sprigionati all'uso di combustibili fossili[5].
Vantaggi rispetto ad altre energie rinnovabili
L'energia da biomasse ha risolto due dei fondamentali problemi che affliggono altre forme di energia rinnovabile[5], come quella solare e l'quella eolica: la difficoltà di stoccaggio e la discontinuità nell'erogazione[5]:
- Stoccaggio dell'energia: il problema può essere agevolmente realizzato mediante stoccaggio del combustibile, in maniera analoga a quanto avviene con i combustibili fossili[5].
- Continuità di erogazione: l'energia da biomasse è regolabile a piacimento e interrompibile in ogni momento[2], al pari delle energie da fonti fossili[5].
Efficienza ed emissioni
La generazione di energia da biomasse può raggiungere efficienze molto alte, in base alla tecnologia di combustione utilizzata: in quella detta "a letto fluido", sviluppata per il carbone negli anni sessanta del Novecento e riadattata per le biomasse, l'efficienza raggiunge il 90%[6].
L'efficienza può essere ulteriormente migliorata sfruttando una delle qualità delle centrali a biomasse, la continuità di erogazione di energia: questa, infatti, favorisce un ulteriore vantaggio, la possibilità di usare le centrali per la cogenerazione di energia termica da destinare al teleriscaldamento di ambienti domestici[2] (questa possibilità è sfruttata, ad esempio, nel 60% delle centrali installate in Italia, secondo dati disponibili al 2006[2]).
Al pari di ogni processo di combustione, quello che avviene delle centrali a biomasse introduce fattori di inquinamento nell'aria: monossido di carbonio, NOx, composti organici volatili (COV), particolati e altri inquinanti. Tali effetti, tuttavia, sono fortemente ridimensionati dalle tecnologie ad alta efficienza (tra l'85 e il 90%[6]) utilizzate nella combustione, idonee a prevenire, e sostanzialmente ridurre, le emissioni indesiderate, grazie, soprattutto, a un basso eccesso d'aria (tra il 15 e il 20%) e alla temperatura di combustione di circa 850°[6]. Inoltre, dalle emissioni derivanti dalla combustione del legno e degli scarti legnosi sono praticamente assenti zolfo e idrocarburi policiclici aromatici[7].
Approvvigionamento della biomassa
Uno dei pregi delle centrali da biomasse è costituito dalla possibilità di rivolgersi a materia prima e a risorse di scarto comunemente disponibili in ogni territorio, senza dover far affidamento su coltivazioni specializzate e senza sottrarre, quindi, terreni utili all'agricoltura di base.
Ad esempio, uno studio del 1997 ha stimato, in Italia, la potenzialità di produzione annua di biomasse di scarto in circa 65 milioni di tonnellate[8]. Le tipologie di biomasse considerate nella stima di questo volume di produzione sono tali da non sottrarre terreni all'agricoltura: biomassa da boschi (esclusa la legna da ardere), biomasse da residui agricoli (come la paglia) e da scarti agro-industriali, residui arborei (potature), coltivazioni in set-aside e in terreni marginali[8]. A queste quantità va poi aggiunto il volume annuo delle deiezioni animali, stimate in circa 130 milioni di tonnellate[8]. L'impatto ecologico dell'approvvigionamento di combustibile destinato a una centrale a biomasse deve essere valutato in rapporto alla lunghezza della filiera di approvvigionamento e alla disponibilità in loco di materia prima[9].
Svantaggi
Rispetto a quelli fossili, i combustibili da biomasse hanno un basso potere calorifico specifico (bassa densità energetica)[10]. Ad esempio, con riferimento alla sostanza secca, il potere calorifico specifico si aggira intorno a 4500 kcal/kg per la bagassa, a 4200 per il pioppo e il salice, a circa 4100 per la paglia e per gli scarti del legno, e a solo 2500 per i rifiuti solidi urbani[1]. Questi dati vanno confrontati con il potere calorifico più che doppio espresso dalle fonti fossili: ben 10000 kcal/kg per il petrolio e 12000 per il gas naturale[10].
Inoltre, le biomasse si segnalano per un alto tasso di umidità residua (dal 30 al 50% in peso), che comporta la necessità di trattamenti preliminari di essiccazione e densificazione prima dell'avvio a processi di combustione, pirolisi, o di gassificazione[10].
Su larga scala, l'uso di terreni agricoli per estese coltivazioni dedicate alla produzione di biomassa, può sortire l'effetto di togliere terreno all'agricoltura e quindi alle produzioni di valore alimentare. Al contempo, l'eventuale uso massiccio di biomasse (per es. alberi) ridurrebbe la capacità delle foreste di catturare e sequestrare la CO2 (il carbonio). Quest'ultimo problema, peraltro, può essere risolto con opportune politiche forestali e silvicolturali, attingendo da piantagioni di alberi a rapida crescita (come il pioppo) gestite mediante Short Rotation Forestry[11], o mediante accorte politiche sostenibili di gestione delle foreste.
La combustione di biomasse immette anidride carbonica (CO2) nell'aria ma non incrementa, sul lungo periodo, la concentrazione di gas serra nell'atmosfera: il carbonio emesso e ceduto, infatti, proviene e rimane nel ciclo del carbonio attivo in natura (a differenza di quello immesso dall'utilizzo di combustibili fossili) e viene riassorbito nel lasso di tempo necessario alla ricrescita degli alberi abbattuti, o delle specie vegetali utilizzate (un tempo variabile a seconda della velocità di crescita delle diverse specie).
Solo nel caso di impianti non dotati di tecnologie idonee, le emissioni di inquinanti in atmosfera potrebbero attestarsi su livelli superiori rispetto alla produzione di energia elettrica con l'utilizzo dei combustibili fossili: carbone, gas naturale o petrolio.
Note
- ^ a b c Andrea Bartolazzi (a cura di), Le energie rinnovabili, 2006, p. 169
- ^ a b c d e Andrea Bartolazzi (a cura di), Le energie rinnovabili, 2006, p. 20
- ^ a b c (a cura di), Le energie rinnovabili, 2006, p. 16
- ^ Andrea Bartolazzi (a cura di), Le energie rinnovabili, 2006, p. 21
- ^ a b c d e f Andrea Bartolazzi (a cura di), Le energie rinnovabili, 2006, p. 172
- ^ a b c Andrea Bartolazzi (a cura di), Le energie rinnovabili, 2006, p. 185
- ^ Giuliano Dall'Ò, Annalisa Galante, Abitare sostenibile. Una rivoluzione del nostro modo di vivere, il Mulino, 2010 ISBN 978-88-15-13702-9 (p. 84)
- ^ a b c C. Di Blasi, V. Tanzi e M. Lanzetta, A Study on the Production of Agricoltural Residues in Italy, in: «Biomass and Bioenergy», vol. 12, no. 5, pp 321-331, 1997.
- ^ Giuliano Dall'Ò, Annalisa Galante, Abitare sostenibile. Una rivoluzione del nostro modo di vivere, il Mulino, 2010 ISBN 978-88-15-13702-9 (p. 85)
- ^ a b c Andrea Bartolazzi (a cura di), Le energie rinnovabili, 2006, p. 170
- ^ Andrea Bartolazzi (a cura di), Le energie rinnovabili, 2006, p. 171
Bibliografia
- Andrea Bartolazzi (a cura di), Le energie rinnovabili, Hoepli, 2006 ISBN 88-203-3587-5
Voci correlate
Altri progetti
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Collegamenti esterni
- Centro nazionale di Ricerca sulle Biomasse (CRB), Università di Perugia
- Laboratorio Biomasse, Gruppo Biomasse del Dipartimento D3A dell'UNIVPM-Università Politecnica delle Marche
