Bioenergie

Con il termine Bioenergia si intende energia prodotta da biomassa (ogni materiale che

ha origine da organismi viventi), bioliquidi (combustibili liquidi ottenuti dalla biomassa) e biogas (gas originato da fermentazione anaerobica di materiale organico). 

Biomassa

Per “biomassa” si intende ‘la frazione biodegradabile dei prodotti, rifiuti e residui di origine biologica provenienti dall’agricoltura (comprendente sostanze vegetali e animali), dalla silvicoltura e dalle industrie connesse, compresa la pesca e l’acquacoltura, nonché la parte biodegradabile dei rifiuti industriali e urbani’ (DLgs 28/2011). Tale definizione include una vastissima gamma di materiali, vergini o residui di lavorazioni agricole e industriali, che si possono presentare in diversi stati fisici, con un ampio spettro di poteri calorifici.
Le soluzioni impiantistiche variano per tipo di biomasse, tecnologia utilizzata e prodotto finale (solo energia elettrica, combinata con produzione di calore, solo energia termica).

Le centrali termoelettriche alimentate da biomasse solide effettuano la conversione dell’energia termica, contenuta nella biomassa, in energia meccanica e successivamente in

energia elettrica. Le taglie delle centrali possono variare dalle medie centrali termoelettriche alimentate da biomasse solide, solitamente da cippato di legno, sino ai piccoli gruppi elettrogeni alimentati dal syngas generato dalla pirogassificazione del legno.

Al di là di una fase preliminare di trattamento della biomassa, gli impianti termoelettrici a biomasse sono abbastanza simili a quelli alimentati con combustibili tradizionali.
Le tipologie impiantistiche più diffuse sono le seguenti:

  • impianti tradizionali con forno di combustione della biomassa solida e caldaia che alimenta una turbina a vapore accoppiata a un generatore;
  • impianti con motore ciclo otto o, più raramente, turbina a gas alimentati dal syngas generato dalla pirogassificazione delle biomasse;
  • impianti termoelettrici ibridi, che utilizzano biomasse e fonti convenzionali (il caso più frequente è la co-combustione della biomassa e della fonte convenzionale nella stessa caldaia).

Biogas e gas di discarica

Il biogas, costituito prevalentemente da metano e anidride carbonica, si origina dalla fermentazione anaerobica di materiale organico di origine vegetale e animale. 

Il biogas ha un ottimo potere calorifico dato l’elevato contenuto in metano, per cui si presta a una valorizzazione energetica per combustione diretta, attuata in caldaia per sola produzione di calore, o in motori accoppiati a generatori per la produzione di sola elettricità o per la cogenerazione di elettricità e calore. Gli impianti termoelettrici a biogas effettuano quindi la conversione dell’energia termica contenuta nel biogas in energia meccanica e successivamente in energia elettrica. Nel caso, molto comune, di impianti alimentati da biogas prodotto dalla fermentazione anaerobica dei rifiuti stoccati nelle discariche controllate di rifiuti urbani, le parti principali dell’impianto sono le seguenti:

  • sezione di estrazione del biogas da discarica (pozzi di captazione, linee di trasporto, collettori di raggruppamento);
  • sezione di aspirazione e condizionamento del biogas da discarica (collettore generale, separatori di condensa, filtri, aspiratori);
  • sezione di produzione dell’energia elettrica (gruppi elettrogeni) e torcia (dispositivo di sicurezza per bruciare l’eventuale biogas non combusto nella sezione di produzione energetica).

Nel caso dei biogas non derivanti da discarica, lo schema impiantistico prevede, al posto della sezione di estrazione, una sezione di produzione (costituita da uno o più digestori) e raccolta (gasometro) del biogas, poi inviato ai gruppi elettrogeni per produrre energia elettrica.

 
Bioliquidi

I bioliquidi sono i combustibili liquidi, grezzi o raffinati, ottenuti dalla biomassa e possono essere di origine vegetale (se ottenuti dalla spremitura di piante oleaginose quali colza, palma o girasole) o di origine animale (se derivati da grassi di origine animale).
Il loro utilizzo ai fini della produzione di energia elettrica è consolidato e gli impianti di produzione hanno una configurazione standard che prevede l’utilizzo di motori ciclo diesel.

Tali impianti, che possono avere una taglia variabile da pochi chilowatt a qualche decina di megawatt, sono solitamente costituiti da:

  • apparati di stoccaggio e trattamento del combustibile;
  • apparati di trasferimento del combustibile dallo stoccaggio ai buffer tank e ai motori;
  • gruppi di generazione (costituiti da motori ciclo diesel accoppiati ad alternatori);
  • sistema di trattamento dei fumi;
  • sistema di raffreddamento o di recupero del calore.

Nel caso di impianti di taglia medio-grande è solitamente previsto l’impiego di un ciclo combinato (mediante turbina a vapore o a fluido organico) finalizzato al recupero energetico del calore dei fumi di combustione.

 

Biocarburanti

I biocarburanti sono carburanti, liquidi o gassosi, ricavati dalla biomassa e utilizzati per i trasporti. I principali biocarburanti sono il biodiesel e il bioetanolo.

Il biodiesel viene prodotto principalmente dagli oli vegetali, estratti da semi di determinate piante, come il girasole, la colza, la palma. Può anche essere prodotto a partire da oli di scarto, come l’olio di frittura. La ricerca è impegnata a sviluppare sistemi che permettano l’uso delle alghe per la produzione di biodiesel. Può essere utilizzato in motori diesel, miscelato con il gasolio.

Il bioetanolo è prodotto dalla fermentazione di biomasse ricche di zuccheri, come il mais, le vinacce, le barbabietole. Ultimamente ci si sta orientando verso la produzione di bioetanolo a partire da biomasse legnose, evitando così l’uso di biomasse destinabili a scopi alimentari. Può essere utilizzato in motori a benzina, miscelato con il carburante tradizionale.

Oggi si parla anche di biocarburanti di diverse generazioni (prima, seconda, terza, ecc.) in funzione delle materie prime e delle tecnologie produttive utilizzate volte ad aumentarne la sostenibilità ambientale. Tuttavia tale suddivisione non è universalmente condivisa e si parla più semplicemente di biocarburanti tradizionali e biocarburanti avanzati.