La biomassa è un materiale organico proveniente da organismi viventi come piante e animali che può essere usata come fonte di energia rinnovabile.
La biomassa contiene energia immagazzinata dal sole e quando è bruciata tale energia è rilasciata sotto forma di calore. Nuove tecnologie consentono di ottenere dalla biomassa metano, etanolo e di alimentare centrali elettriche
Sebbene dalla combustione si ottenga biossido di carbonio che è uno dei principali gas serra e contribuisca all’acidificazione degli oceani, la biomassa è rinnovabile.
Infatti le sue fonti possono essere ottenute in tempi relativamente brevi rispetto ai combustibili fossili come carbone, petrolio e gas naturale che richiedono migliaia di anni per essere prodotti. L’utilizzo di fonti energetiche rinnovabili costituisce un determinante per la realizzazione della transizione energetica.
Produzione di biomassa
La produzione di biomassa nelle piante dipende dalle attività fotosintetiche delle foglie verdi e quindi in ultima analisi dalla loro capacità di assimilazione del biossido di carbonio.
La fotosintesi clorofilliana è il processo che permette all’energia fornita dal Sole di entrare come energia chimica nei sistemi viventi.
Nella fotosintesi clorofilliana l’energia solare è utilizzata per convertire molecole a basso contenuto energetico come il biossido di carbonio e l’acqua in prodotti ad alto contenuto energetico come il glucosio.
Il processo globale, che avviene nei cloroplasti, può essere così schematizzato:
6 CO2 + 6 H2O → C6H12O6 + 6 O2
Il prodotto della fotosintesi immagazzina quindi l’energia solare sotto forma di legami chimici. La rottura di questi legami che avviene, ad esempio, nel corso della combustione, porta al rilascio dell’energia immagazzinata.
L’uomo ha da sempre sfruttato l’energia di legame immagazzinata in questi legami chimici, bruciando il legno e alimentandosi di piante per il contenuto nutrizionale
Tipi di biomassa
Vi sono vari tipi di biomassa proveniente da fonti:
–animali come letame, sangue e scarti non più destinati all’alimentazione. La conversione in energia avviene tramite digestione anaerobica che fornisce biogas
–vegetali prodotta dagli scarti delle attività agricole e forestali come trucioli di legno, segatura, vinacce, paglia, sansa, gusci, bucce di frutta e verdura
–industriali e, in particolare, dall’industria alimentare
–frazione organica dei rifiuti solidi urbani
Conversione in energia
La biomassa può essere convertita in energia attraverso diverse metodologie.
Combustione diretta
Il metodo più comune è la combustione diretta in cui essa è bruciata per fornire calore.
Il processo è preceduto dall’essiccazione a una temperatura da circa 200°C a 320°C in modo perdere l’acqua per evitare che marcisca. A seguito di questo processo perde circa il 20% della sua massa iniziale ma conserva il 90% della sua energia. L’energia e la massa perse sono utilizzate per alimentare il processo di essiccazione
Conversione termochimica
Attraverso questo metodo che comprende la pirolisi e la gassificazione si ottengono combustibili solidi, liquidi e gassosi. La pirolisi e la gassificazione differiscono tra loro a seconda delle temperature utilizzate e della quantità di ossigeno presente durante il processo di conversione.
La pirolisi che avviene alla temperatura di circa 400–500°C e in assenza di ossigeno da cui si ottiene:
olio di pirolisi che potrebbe sostituire il petrolio. Attualmente è bruciato per generare elettricità o usato come componente in altri combustibili e materie plastiche
biochar, materiale eterogeneo ricco di sistemi aromatici e minerali utilizzato in agricoltura per migliorare la fertilità del suolo, la crescita delle piante e fornire nutrimento alle colture
syngas, miscela di monossido di carbonio e idrogeno utilizzato come gas combustibile.
La gassificazione avviene a una temperatura di circa 700°C in presenza di una quantità di ossigeno controllata da cui si ottengono idrogeno e altri prodotti, senza combustione
Conversione biochimica
Nella conversione biochimica si usano rifiuti biodegradabili provenienti da scarti agricoli o rifiuti solidi urbani. Può avvenire per
digestione anaerobica in cui microrganismi degradano il materiale in assenza di ossigeno da cui si ottiene biogas e fertilizzanti
fermentazione in cui i rifiuti organici sono convertiti in acidi come l’acido lattico o alcoli come l’etanolo lasciando un residuo ricco di sostanze nutritive.