6.5 biomasse per un’energia rinnovabile · organica dei rifiuti solidi urbani. ... in fig.1 è...

6.5.1 Introduzione

Tra le risorse naturali disponibili per soddisfare le neces-sità energetiche dell’umanità è di fondamentale impor-tanza la biomassa, cioè la materia prima vegetale checostituisce in natura la forma più sofisticata di accumu-lo dell’energia solare. Tramite il processo di fotosintesiclorofilliana, gli organismi vegetali utilizzano l’apportoenergetico dell’irraggiamento solare per convertire ilbiossido di carbonio atmosferico e l’acqua nelle com-plesse molecole di cui sono costituiti o che compaiononei loro processi vitali: carboidrati, lignina, proteine, lipi-di, oltre a un numero praticamente illimitato di prodot-ti secondari organici e inorganici.

Con il termine biomassa si intendono, in senso piùgenerale, tutte le sostanze di origine biologica in formanon fossile utilizzabili a fini energetici. Quindi, oltre allebiomasse di origine forestale e ai residui della lavora-zione del legno, vengono incluse in questa categoria lecosiddette ‘colture energetiche’ (specie vegetali che ven-gono espressamente coltivate per essere destinate allaproduzione di energia e/o di combustibili), i residui agri-coli, gli scarti di lavorazione e gli effluenti delle indu-strie agroalimentari, le deiezioni animali, la frazioneorganica dei rifiuti solidi urbani.

Le biomasse si possono considerare risorse rinnova-bili e quindi inesauribili nel tempo, purché vengano impie-gate a un ritmo non superiore alle capacità di rinnova-mento biologico. In realtà, quindi, le biomasse non sonoillimitate quantitativamente ma, per ogni specie vegeta-le utilizzata, la disponibilità trova un tetto massimo nellasuperficie a essa destinata, nonché in vincoli climatici eambientali che tendono a limitare in ogni regione le spe-cie che vi possono crescere convenientemente ed eco-nomicamente. L’utilizzazione a fini energetici delle bio-masse può essere vantaggiosa quando queste si presen-tano concentrate nello spazio e disponibili con sufficientecontinuità nell’arco dell’anno, mentre una eccessiva

dispersione sul territorio e una troppo accentuata sta-gionalità dei raccolti rendono più difficili e onerosi laraccolta, il trasporto e lo stoccaggio.

L’impiego energetico delle biomasse presenta ancheun’indiscutibile rilevanza ambientale: oltre agli effettipositivi sul contenimento del CO2 atmosferico, la loroutilizzazione rappresenta spesso una buona soluzione aproblemi di eliminazione di rifiuti, specialmente solidi.Il ricorso alle biomasse può quindi risultare in molti casiai limiti della praticabilità, se considerato esclusivamentesotto l’aspetto economico e/o della resa energetica, oppu-re interessante o conveniente, se si considera anche ilvalore ambientale dell’intervento.

Le biomasse costituiscono una materia prima poten-zialmente utilizzabile per la produzione di vettori ener-getici solidi, liquidi e gassosi destinabili a entrambi i tipi-ci mercati finali dell’energia termica e/o elettrica e dellamobilità. In fig. 1 è riportato uno schema riassuntivo delleprincipali filiere produttive basate sull’impiego delle bio-masse. Dal punto di vista tecnologico e industriale, lealternative per la valorizzazione energetica delle bio-masse, già oggetto di realizzazioni industriali commer-cialmente competitive, sono sostanzialmente quattro:• la combustione diretta, con conseguente produzione

di energia termica da utilizzare per il riscaldamentodomestico, civile e industriale o per la generazionedi vapore come forza motrice e per la produzione dienergia elettrica (Broek et al., 1996);

• la co-combustione, generalmente realizzata in impian-ti destinati alla produzione di energia elettrica, di vapo-re e di cemento, con la quale le biomasse vengonoimpiegate generalmente in parziale sostituzione (5-15%) del polverino di carbone (Van Loo e Koppjan,2002);

• la trasformazione in combustibili liquidi di partico-lari categorie di biomasse coltivate, come le specie olea-ginose (produzione di biodiesel, via estrazione de-gli oli e successiva conversione chimica degli stessi

611VOLUME III / NUOVI SVILUPPI: ENERGIA, TRASPORTI, SOSTENIBILITÀ

6.5

Biomasseper un’energia rinnovabile

612 ENCICLOPEDIA DEGLI IDROCARBURI

GENERAZIONE ELETTRICA DA FONTI RINNOVABILI

biodieseletanolo metanoETBE oliogas biogasbiocombustibilisolidi

metanoloidrocarburi

bio-olicarbone vegetale

lignocellulosiche amidacee-zuccherine

idrolisi-estrazione

oleaginose

estrazione

fermentazionedistillazione esterificazione

idrolisi

purificazione purificazione

energia elettrica/energia termicamercati finali prevalenti

mobilità

pirolisi

rifiuti escarti umidi

digestioneanaerobica

gassificazionecippaturapellettatura

eterificazioneconversionecatalitica

mat

erie

pri

me

proc

essi

prod

otti

fig. 1. Filiere di produzione per i vettori energetici da biomasse.

idrolisiacidogenesi

conversionebiocatalitica degli zuccheri (***)

idrolisi

idrogeno idrogeno idrogeno idrogeno

purificazione

(*)(**)(***)

acetico, propionico, butirrico, latticomediante l’impiego di batteri fototrofici anaerobi (Benemann, 1997)mediante l’impiego di batteri anaerobi che operano al buio (Lin e Lay, 2004)

lignocellulosicherifiuti e scarti umidi

gassificazione

zuccherineamidacee

estrazione

reazione di conversionedel gas d’acqua

conversione biocatalitica (**) degli acidi organici (*)

conversione biocatalitica (**) degli acidi organici (*)

mat

erie

pri

me

proc

essi

prod

otti

fig. 2. Filiere di produzione dell’idrogeno da biomasse.

in miscele di esteri metilici e/o etilici) e le speciezuccherine per la produzione di etanolo via fermen-tazione alcolica. Tali combustibili possono poi esse-re utilizzati, puri o in miscela con gasolio o benzina,come carburanti per autotrazione (IEA, 2004). Glioli vegetali, inoltre, possono essere direttamente uti-lizzati in motori endotermici abbinati a un generato-re per la produzione di elettricità, o impiegati in raf-fineria come materie prime complementari o alter-native al petrolio grezzo (Holmgren, 2005);

• la produzione di biogas mediante fermentazione anae-robica di rifiuti ed effluenti zootecnici, civili o agroin-dustriali e/o biomasse vegetali di varia natura a ele-vato tenore di umidità (Braber, 1995) e la successivautilizzazione del biogas ottenuto per la generazionedi energia termica e/o di energia elettrica. Il biogaspuò essere prodotto in impianti specificamente rea-lizzati presso aziende agrozootecniche o stabilimen-ti agroindustriali (ITABIA, 2004), o recuperato dallediscariche di rifiuti solidi urbani tramite appositi dispo-sitivi di captazione. In quest’ultimo caso, l’aspettoenergetico riveste un ruolo complementare rispetto aquello più propriamente ambientale, in quanto si evitala dispersione in atmosfera del metano (una moleco-la di metano ha un effetto 21 volte superiore a quel-lo di una molecola di CO2 nel provocare l’effetto serra). Le tecnologie invece più vicine alla fase di industria-

lizzazione sono la gassificazione e la pirolisi (Faaij, 2004).Nel primo caso, è possibile convertire materie prime

quali legno, biomasse lignocellulosiche coltivate, resi-dui agricoli o rifiuti solidi urbani, in un gas combusti-bile molto più versatile da utilizzare. Tale gas può infat-ti essere impiegato in Motori a Combustione Interna(MCI), per l’alimentazione di turbine a gas o di ciclicombinati o anche, in prospettiva, per applicazioni piùavveniristiche come l’alimentazione di celle a combu-stibile. La pirolisi è invece un processo termochimicoche mira tradizionalmente a ottenere, sempre a parti-re da biomasse lignocellulosiche, combustibili liquidipiù facilmente trasportabili (bio-oli), carboni vegetali(tipicamente utilizzati per la cottura dei cibi) e, in pro-spettiva, biocarburanti per l’alimentazione di motori

a combustione interna, in processi integrati con i cicli diraffinazione petrolifera (Hart et al., 2003). Più lontanida una larga applicazione commerciale sono invece altriprocessi propriamente biotecnologici, come la produ-zione di etanolo via idrolisi enzimatica di materiali cel-lulosici e fermentazione (successiva o contemporanea)degli idrolizzati zuccherini. Solo recentemente, infatti,è iniziata una produzione su scala dimostrativa basata suun processo di questo tipo nell’ambito di un’iniziativacanadese, alla quale partecipano anche Petro-Canada eShell Oil (Chipello, 2004).

Si evidenzia come, nell’ultimo decennio, sia ogget-to di intense attività di ricerca e sviluppo la possibilitàdi sfruttare le biomasse come materia prima per la bio-produzione di idrogeno (Thanisho, 1996; Levin et al.,2003; Khanal et al., 2004). La fattibilità tecnica dellefiliere produttive riportate in fig. 2 è già stata ampiamentedimostrata.

6.5.2 Ruolo delle biomasse nel panorama energetico

A livello mondiale, a fronte di una produzione totale pri-maria di energia pari nel 2003 a 10.579 milioni di ton-nellate equivalenti di petrolio (Mtep), le fonti energeti-che rinnovabili con 1.404 Mtep coprivano il 13,3% deltotale, contro l’80,2% derivante da fonti energetiche fos-sili (petrolio, carbone e gas naturale) e il 6,5% di origi-ne nucleare (IEA, 2005a; fig. 3).

Tra le fonti rinnovabili, le biomasse rivestono un ruoloprimario, corrispondente, sempre nel 2003, al 79,9%della produzione totale di energia da fonti rinnovabili(IEA, 2005a; fig. 4). Esiste peraltro, come accennato nel-l’introduzione, un’ampia gamma di opzioni per la con-versione di biomasse in una forma utile di energia, attra-verso processi sia termochimici sia di biotrasformazio-ne (v. anche cap. 8.3).

Il peso relativo delle biomasse nella produzione dienergia è, ovviamente, molto differente nei vari paesi. Imaggiori quantitativi (87,5% del totale nel 2003) vengo-no prodotti e utilizzati nei paesi non-OECD (Organisation


BIOMASSE PER UN’ENERGIA RINNOVABILE

rinnovabili13,3%

carbone 24,4%

nucleare 6,5%

petrolio34,4%

gas naturale21,2%

idroelettrico2,2%

biomasse e rifiuti10,6%

altri rinnovabili0,5%

fig. 3. Fonti energetiche per la produzione mondialedi energia nel 2003 (il totale del grafico non arriva a 100 a causadell’arrotondamento).

for Economic Co-operation and Development); in par-ticolare se ne fa grande uso nei paesi in via di svilup-po dell’Asia sud-orientale e dell’Africa sub-saharianaper il riscaldamento e la cottura dei cibi (IEA, 2005a).Nei paesi industrializzati (OECD) la produzione di ener-gia da biomasse (compresi anche i rifiuti solidi urbani, ibiocarburanti e il biogas) corrispondeva nel 2003 a circa6,8�1018 J (162,4 Mtep) e il contributo alla produzionetotale di energia era pari al 3% (IEA, 2005a). Di partico-lare interesse, e in costante crescita, risulta l’impiego dellebiomasse per la produzione di energia elettrica che, se nonpuò ancora considerarsi competitivo rispetto alle fontienergetiche convenzionali (combustibili fossili, idroelet-trico di grande taglia e nucleare), è dello stesso ordine digrandezza, se non più conveniente, delle altre fonti rin-novabili, per quel che riguarda il costo di generazione del-l’energia (IEA, 2003).

In Europa, l’impiego delle biomasse copre una quotamarginale dei consumi energetici, in media solo il 3,5%,sebbene il potenziale di tale fonte energetica sia moltopiù elevato. La produzione complessiva di energia dalegna e prodotti assimilabili (residui agricoli e agroin-dustriali secchi) è stata pari a poco meno di 43 Mtep nel2003. Anche nel contesto europeo il grado di utilizza-zione di questa fonte energetica si presenta variamentedimensionato e vede come paesi leader, per quel che

riguarda gli usi termici, la Francia e la Germania. Rela-tivamente alla produzione di energia elettrica (31,37 TWhnel 2003), i paesi dell’Europa centrale e settentrionalesono quelli più all’avanguardia, essendo dotati di gros-si impianti soprattutto di teleriscaldamento e cogenera-zione, e in alcuni di essi il contributo delle biomasse aibilanci energetici nazionali è decisamente rilevante. Èquesto il caso, per esempio, della Finlandia, dove è pre-sente un gran numero di industrie per la lavorazione dellegno e per la fabbricazione di pasta per carta i cui resi-dui, disponibili in grandi quantità e concentrati spessonello stesso sito di utilizzazione, possono essere impie-gati per produrre energia in modo economicamente con-veniente. In questo paese, nel 2002, le biomasse contri-buivano per il 19,3% alla produzione totale di energiae per il 10,7% alla produzione di elettricità. Il graficoriportato in fig. 5 mostra il contributo delle biomasse allaproduzione di energia di alcuni paesi europei nel 2002(Power [...], 2002).

Per quel che riguarda le tecnologie maggiormenteutilizzate per gli impianti di riscaldamento domestico(10-50 kW), negli ultimi anni si è assistito a un proces-so di forte innovazione del settore. Le tipologie di impian-to maggiormente diffuse sono le seguenti:• caldaie ad alimentazione manuale, con camera di gran-

de volume per il caricamento di legna a tronchetti



geotermico 3,1%solare, tidale 0,3%

idroelettrico16,2%

eolico 0,4%

biomassa liquida1,0%

rifiuti municipalirinnovabili 0,7%

biomassa solida/carbone vegetale77,5%

combustibilirinnovabili

e scarti79,9%

gas da biomassa0,7%

fig. 4. Ripartizionepercentuale tra le fontirinnovabili di energia nel 2003 (il totale del grafico non arriva a 100 a causadell’arrotondamento).

30

0

5

10

15

20

25

UE

Aus

tria

Dan

imar

ca

Finl

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a

Fran

cia

Ger

man

ia

Ital

ia

Spa

gna

Sve

zia

3,54

10,21 9,77

19,28

4,22,05 1,3

3,26

16,2

% d

el to

tale

fig. 5. Contributo delle biomasse alla produzione di energia in alcuni paesi europei.

e funzionamento a fiamma rovescia verso il basso,con ventilatore. Tali dispositivi, avvalendosi di spe-cifici sensori per l’ossigeno (sonda lambda), consen-tono di ottimizzare l’apporto di aria per la combu-stione e hanno rendimenti di conversione pari a circal’80%, specie se le caldaie sono accoppiate con unserbatoio di accumulo dell’acqua calda che riduce lanecessità di spegnimenti e accensioni. Queste caldaierichiedono generalmente non più di 2-3 interventi algiorno per il caricamento e un intervento periodicoper togliere la cenere;

• termocamini con vetro di chiusura della camera dicombustione per legna in pezzi, che possono scal-dare l’aria con circolazione forzata o l’acqua di uncircuito di riscaldamento; aprendo il vetro frontale,è possibile anche la cottura di cibi alla brace, con ilvetro chiuso, il rendimento è dell’ordine del 50%;

• caldaie e stufe ad alimentazione meccanica (fig. 6),che utilizzano materiale sfuso di pezzatura regolare(residui già sminuzzati quali sansa esausta, nocciolidi frutta, gusci di nocciole e/o mandorle) o legno smi-nuzzato (cippato) o compresso in pastiglie (pellet).In particolare il pellet, ottenuto a partire da segaturao sfridi di lavorazione del legno sottoposti a maci-nazione, essiccazione ed estrusione ad alta pressio-ne, senza l’aggiunta di alcun legante, è un materialea basso contenuto di ceneri (per quelli di buona qua-lità è minore dello 0,7%) e, soprattutto, trattabile dalpunto di vista della movimentazione come un com-bustibile liquido. Ciò comporta la possibilità di auto-matizzare sia il sistema di alimentazione della bio-massa (utilizzando in genere una coclea che prelevail combustibile da un serbatoio di carico e rifornisceregolarmente la camera di combustione) sia il siste-ma di estrazione delle ceneri; è possibile altresì incre-mentare i rendimenti di combustione fino a valori

confrontabili con le caldaie convenzionali a combu-stibili fossili. Sul mercato sono disponibili modellitecnologicamente molto avanzati con accensione elet-trica, regolazione dell’aria con sonda lambda e ren-dimento intorno all’80%.Un altro settore particolarmente promettente per l’u-

tilizzazione energetica dei residui legnosi è quello degliimpianti di teleriscaldamento, progettati per servire vil-laggi o piccole città. Tali impianti trovano interesse eco-nomico in zone caratterizzate sia da climi rigidi, conperiodi prolungati di basse temperature, sia da grandidisponibilità di biomasse residuali a prezzi competitivi(in genere scarti delle segherie locali, legno triturato deri-vante da operazioni di cura dei boschi, potature e sotto-prodotti agricoli). La potenza termica complessiva instal-lata è dell’ordine di 200 MW e la tecnologia utilizzata èquella delle caldaie a griglia (fissa o mobile), di tagliaintorno a 10 MW. In alcuni casi, viene prodotta ancheelettricità in cogenerazione.

Il rendimento elettrico nel processo di conversionedelle biomasse non supera normalmente il 25%, con con-sumi specifici medi di 1 kg di biomassa per kWh elet-trico; sarebbe quindi oltremodo auspicabile, da un puntodi vista economico e ambientale, massimizzare il recu-pero dell’energia termica residua (pari al 75% dell’e-nergia immessa con il combustibile). Ciò però non sem-pre è realizzabile, anche considerando il fatto che le pos-sibili utenze termiche sono normalmente stagionali e,per motivi ambientali, generalmente localizzate a unacerta distanza dagli impianti.

6.5.3 Combustibili da biomasse

L’utilizzazione energetica delle biomasse in impianti cen-tralizzati (di teleriscaldamento o per la generazione di



camera di combustione coibentata

uscita acqua calda

uscita fumi

meccanismo di pulizia dei tubiscambiatoriingresso aria

secondariacoclea di alimentazione

valvola di intercettazione

ingresso aria primaria

ingresso acqua

coclea per estrazione ceneri

camera di combustione gas

fig. 6. Schema di caldaia ad alimentazioneautomatica per pellet e cippato (Heizomat).

energia elettrica), come pure la trasformazione industrialedelle biomasse in biocombustibili solidi (per esempio ilpellet) da immettere sul mercato, costituiscono il termi-nale di filiere che si basano sulla raccolta e/o sulla colti-vazione di biomassa idonea alla conversione energetica.Tali filiere comprendono una serie di stadi successivi:• approvvigionamento della biomassa (taglio e raccolta

nel caso delle biomasse coltivate, raccolta delle pagliee dei residui colturali, prelievo dei residui di lavora-zioni del legno o agroindustriali a fine processo) edeventuale condizionamento per facilitarne la movi-mentazione (imballatura delle paglie e delle coltureerbacee, riduzione in scaglie delle biomasse legnose);

• trasporto al luogo di stoccaggio, che può coincidereo meno con l’impianto di conversione energetica odi trasformazione in pellet;

• stoccaggio, comprensivo dell’eventuale essiccazione;• trasformazione in pellet o conversione energetica

mediante combustione in una caldaia a griglia o a lettofluido per la produzione di vapore o acqua calda (peril teleriscaldamento) e successiva utilizzazione delvapore in una turbina – o in qualche caso, in un moto-re alternativo, tipo motore Spilling – a servizio di unelettrogeneratore per la produzione di elettricità;

• smaltimento dei residui, essenzialmente le ceneri dicombustione, provenienti dagli impianti di conver-sione energetica;

• commercializzazione del pellet e gestione dell’ener-gia prodotta (immissione in rete dell’elettricità e/odistribuzione dell’energia termica alle utenze locali,civili e industriali).

Disponibilità e reperibilità delle biomasseSe si escludono, per la diversità delle problemati-

che connesse alla gestione della filiera rifiuti, la fra-zione organica dei Rifiuti Solidi Urbani (RSU) e i rifiu-ti industriali assimilabili a questi ultimi (legno tratta-to, ecc.), le possibili fonti di biomassa per usi energeticisono sostanzialmente tre: forestale, agricola e agroin-dustriale.

Nei primi due casi, le biomasse prodotte possonoessere di tipo residuale (scarti e residui delle attività dicura e manutenzione dei boschi o di estrazione e primalavorazione del legno, o residui agricoli come paglie,potature, ecc.) o provenire da specifiche attività di col-tivazione (forestazione produttiva, colture agricole dedi-cate). Si stima che, a livello mondiale, i boschi e le fore-ste coprano una superficie complessiva pari a quasi 5�109

ha, corrispondente al 33% dell’intera superficie del suoloterrestre (Runesson, 2006). In accordo con dati elabora-ti dalla Banca Mondiale alla fine del 20° secolo, le prin-cipali foreste mondiali si concentrano in relativamentepochi paesi (tab. 1).

Il rapporto fra area boschiva e abitanti varia in modoestremamente ampio fra le diverse regioni del globo: per

le aree temperate dai 7,5 ha/abitante dell’Oceania ai 3,4dei paesi nordici, fino ai 2,7 dell’America Settentriona-le e a un valore minimo di soli 0, 35 ha/abitante per l’Eu-ropa (esclusa la Scandinavia). Di conseguenza, il poten-ziale contributo delle biomasse forestali ai fabbisognienergetici dei diversi paesi è anch’esso estremamentevariabile, tanto più considerando il fatto che, anche aparità di superficie boschiva e di rapporto fra questasuperficie e numero di abitanti, possono esistere grandidifferenze fra le diverse regioni in termini di reale acces-sibilità a tali aree. È quindi importante distinguere traforeste sfruttabili e non sfruttabili, considerando sfrut-tabili quelle che vengono utilizzate regolarmente, e inmodo sostenibile, per la produzione di legno, o che potreb-bero essere comunque utilizzate allo scopo con relativafacilità, e considerando non sfruttabili quelle che, permotivi geografici, ambientali o economico-sociali, nonsi prestano a una simile utilizzazione nel prevedibile futu-ro. Una simile distinzione è abbastanza netta nel conte-sto europeo, ma diventa più difficile in paesi con coper-ture forestali molto più estese, come il Canada o la Rus-sia. A causa della densità energetica relativamente bassa,il costo di trasporto della biomassa legnosa è in ogni casocosì elevato da renderne fattibile la produzione solo daforeste sfruttabili. Una stima delle superfici forestali(sfruttabili e non) nelle aree temperate a livello mondialee dei quantitativi di biomassa ivi presenti è riportata intab. 2 (Streheler, 1988).

Produzione di biomasse da colture dedicateLa previsione di una crescente richiesta di biomasse

da destinare, direttamente o indirettamente, alla produ-zione di energia, ha portato molte organizzazioni e isti-tuti di ricerca di numerosi paesi europei ed extraeuro-pei a interessarsi allo sviluppo delle cosiddette ‘colture



tab. 1. Paesi con le principali risorse forestali

Paese

Superficietotale coperta

da foreste(106 ha)

Percentualerispetto al totale

mondiale dellearee forestali

Russia 764 22

Brasile 566 16

Canada 247 7

Stati Uniti 210 6

Cina 134 4

Indonesia 116 3

Zaire 113 3

Paesi scandinavi 53 2

energetiche’, pur nella consapevolezza delle notevoli dif-ficoltà, primi fra tutti i costi di produzione, che devonoessere superate per rendere effettivamente remunerativequeste iniziative.

Nel contesto europeo, vengono considerate poten-zialmente interessanti sia colture tradizionali da desti-nare alla produzione di biocarburanti (cereali, barbabie-tole e alcune colture oleaginose come colza e, in misu-ra minore, girasole), sia colture cellulosiche, utilizzabilicome combustibili solidi per la produzione di energiatermica e/o elettrica.

Le colture per la produzione di biomassa sono stateoggetto di numerose attività sperimentali di ricerca, svi-luppo e dimostrazione svolte negli ultimi due decenni intutti i maggiori paesi industrializzati (Pignatelli, 1997).Di conseguenza, è oggi disponibile una grande mole diinformazioni tecnico-scientifiche su produzione, tra-sformazione e utilizzazione di queste colture; in molticasi però queste informazioni sono presenti in modoestremamente frammentato nell’ambito di organizza-zioni, enti e istituti diversi, rendendo difficile qualsiasiserio confronto tecnico-economico fra le diverse possi-bili filiere già all’interno di una singola nazione e ancorpiù, ovviamente, a livello transnazionale.

Fra le numerose specie prese in esame, si ricordano:specie annuali, quali sorgo da fibra (Sorghum bicolor),canapa (Cannabis sativa), kenaf (Hybiscus cannabinus);specie erbacee perenni, quali canna comune (Arundodonax), miscanto (Miscanthus giganteus), panico (Pani-cun virgatum), cardo (Cynara cardunculus), fragmite(Phragmites communis); specie legnose perenni, qualipioppo (Populus sp.), eucalipto (Eucalyptus sp.), robi-nia (Robinia pseudoacacia), salice (Salix alba). Ai diver-si tipi di colture per la produzione di biomassa corri-spondono particolari caratteristiche, che le rendono ido-nee all’impiego in diverse situazioni.

Le specie annuali, per esempio, presentano il grandevantaggio di non occupare in modo permanente il terre-no agricolo e di poter essere quindi coltivate su terreni

messi temporaneamente a riposo (set-aside), o di trova-re comunque un buon inserimento nei cicli tradizionalidi rotazione colturale. Fra queste specie, la più interes-sante sembra essere il sorgo da fibra, che può essere col-tivato con tecniche colturali e macchine agricole con-venzionali, raggiungendo rese sino a 38 t/ha di biomas-sa secca (Raccuia et al., 2003). Altre specie interessantisono la canapa e il kenaf, che sono stati però presi in con-siderazione soprattutto come possibili materie prime alter-native per l’industria tessile (canapa) e per quella dellacarta. In tal caso alla produzione di energia sarebbe desti-nata solo una parte della biomassa, corrispondente allafrazione fibrosa di scarso valore che viene separata nellostadio di frazionamento dalle fibre lunghe, da utilizzarenegli impieghi industriali a più alto valore aggiunto.

Le specie erbacee perenni, paragonate a quelle annua-li, hanno un impatto maggiore sull’organizzazione del-l’azienda agricola, dovuto all’occupazione del suolo perdiversi anni e agli alti costi di impianto, perché possonoessere propagate solo tramite piantine, talee o rizomi.D’altro canto, una volta che la coltura è stata impianta-ta, si può avere una produzione di biomassa per parec-chi anni, a un costo unitario molto più basso rispetto aquello di una coltura annuale. Anche l’impatto ambien-tale può essere considerato globalmente minore, perchéle colture perenni richiedono quantitativi ridotti di ferti-lizzanti e pesticidi e una minore lavorazione del suolo.La durata e la costanza produttiva nel tempo costitui-scono l’elemento determinante nella valutazione e nellascelta di queste colture (Venturi e Bonari, 2004). Fra lecolture erbacee perenni, quella che ha dato i risultati piùinteressanti è la canna comune, che cresce praticamen-te dappertutto e può arrivare a produrre in un anno, inparcelle sperimentali abbondantemente irrigate, fino acirca 50 t/ha di biomassa secca (Raccuia et al., 2003).Altre specie importanti sono il miscanto, che ha mostra-to una buona adattabilità a diverse condizioni pedocli-matiche con possibili rese superiori a 30 t/ha (Raccuiaet al., 2003), e il panico, che può essere coltivato nelle



tab. 2. Stima delle superfici forestali nelle zone temperate a livello mondialee dei quantitativi di biomassa ivi presenti

RegioneSuperficie forestale (106 ha) Biomassa

(106 t)Totale Non sfruttabile Sfruttabile

Europa 149 16 133 12

Ex URSS 755 341 414 52

America Settentrionale 457 149 308 48

Altre 71 28 43 5

Totale 1.432 534 898 117

condizioni (terreni poveri e scarsa piovosità) tipiche, peresempio, di gran parte dell’area mediterranea. Con que-sta essenza, dopo il secondo anno di coltivazione, sonostate raggiunte rese superiori a 20-25 t/ha, anche se soloin parcelle sperimentali (ENEA, 2005). Un notevole van-taggio di queste specie è la possibilità di una naturaleessiccazione della biomassa in campo, senza apprezza-bili perdite di materia, durante la stagione invernale, cosache favorisce notevolmente le operazioni di raccolta e ilsuccessivo stoccaggio. Qualche interesse presenta ancheil cardo, per i ridotti costi di impianto, in quanto puòessere propagato per seme, e per le ridotte esigenze idri-che, ma le sue rese in biomassa (pari a circa 15 t/ha) sonoinferiori rispetto a quelle di canna, miscanto e panico(Raccuia et al., 2003).

La coltivazione di specie legnose perenni a destina-zione energetica (SRF, Short Rotation Forestry) è tantopiù redditizia quanto più i cicli di crescita sono brevi equanto maggiore è la densità di impianto (Bullard et al.,2002). Le varie fasi della SRF delle specie ritenute dimaggiore interesse necessitano comunque ancora di spe-rimentazioni su scala significativa, tenendo anche contodel fatto che tutte le specie considerate hanno tecnichedi propagazione ed esigenze climatiche, idriche e pedo-logiche diverse. I migliori risultati, in termini di produt-tività, sono stati ottenuti con cicli colturali variabili fra 3anni (salice) e 10-15 anni, con ceduazione effettuata ogni2-3 anni (pioppo) e sesti di impianto decisamente fitti(superiori alle 10.000 piante/ha). La produttività in pienocampo varia fra 10 e 15 tonnellate di biomassa secca/haper anno in Europa e in America Settentrionale.

Informazioni (Tomassetti, 2005) sulla produttività esulle principali caratteristiche di alcune colture per laproduzione di biomassa all’epoca della raccolta sonoriportate in tab. 3. In ogni caso, l’effettiva praticabilitàdell’impiego di colture dedicate per la produzione dienergia è direttamente legata al loro bilancio energetico,cioè alla differenza fra la quantità di energia immessasotto forma di input colturali e quella contenuta nellabiomassa prodotta (output).

I risultati delle sperimentazioni danno sempre risul-tati positivi, anche se affetti da una notevole variabilitàlegata ai diversi valori di produttività riscontrati e al fattoche si tratta nella maggior parte dei casi di prove coltu-rali limitate nel tempo e condotte su parcelle sperimen-tali e non in pieno campo. Un esempio di bilanci ener-getici calcolati per alcune colture erbacee è riportato intab. 4 (Venturi e Bonari, 2004).

Per dare un’idea quantitativa della possibile utiliz-zazione di biomasse coltivate ad hoc per la produzionedi energia elettrica, si stima che una superficie compre-sa fra 17.000 e 25.000 ha di piantagione di una colturaper la produzione di biomassa (SRF o erbacea polien-nale) sarebbe in grado di alimentare per un anno unimpianto da 30 MW elettrici, sufficiente per fornire elet-tricità a 30.000 abitazioni.

Caratteristiche e proprietà dei principali biocombu-stibili solidi

Il contenuto energetico di un combustibile (poterecalorifico) dipende in primo luogo dalla sua composizio-ne chimica. Un elevato contenuto di carbonio e idrogeno



tab. 3. Produttività e caratteristiche di alcune colture per la produzione di biomassa all’epoca della raccolta

ColturaProduttività

(t/ha di sostanza secca)Umidità

alla raccolta (%)Periodo di raccolta

Caratteristiche delmateriale raccolto

Sorgo da fibra 20-30 70 agosto/settembre stocchi imballati

Cardo 10-20(*) 20-25 agosto/settembretrinciato o stocchi imballati

(umidità 20-25%)

Miscanto 15-25 20-25da novembre

a marzotrinciato o stocchi imballati

(umidità 25-20%)(**)

Panico 10-25 20-25da novembre

a marzotrinciato o stocchi imballati

(umidità 25-20%)(**)

Canna comune 20-35 40da novembre

a marzotrinciato

(umidità 40-30%)(**)

SRF(pioppo, eucalipto,robinia, salice)

10-15 50da novembre

a marzocippato

(umidità 50-20%)(***)

(*) Più 2-2,8 t/ha di semi oleosi, eventualmente utilizzabili per la produzione di biodiesel(**) Il valore minimo corrisponde al materiale raccolto in marzo(***) Il contenuto di umidità del cippato può scendere al 20-25% in caso di stoccaggio prolungato

ha come diretta conseguenza un potere calorifico eleva-to, mentre l’ossigeno, l’azoto e gli altri elementi presen-ti nella biomassa non danno alcun contributo al riguardo.Il contenuto medio di carbonio nel legno di conifere (abete,pino) è pari al 50,7%, mentre per le latifoglie (betulla, fag-gio) scende al 49%; il contenuto di idrogeno è rispettiva-mente pari al 6,2% e al 6% (Kollmann, 1951). La mino-re quantità di sostanza combustibile nelle latifoglie dipen-de dal minor contenuto in lignina ed estrattivi.

Nel caso specifico delle biomasse, una parte dell’e-nergia liberata dalla combustione viene consumata perla vaporizzazione sia dell’acqua contenuta inizialmentenel combustibile, sia di quella che si forma per reazio-ne dell’idrogeno con l’ossigeno atmosferico. Di conse-guenza, il contenuto energetico di un biocombustibileviene espresso dal Potere Calorifico Inferiore (PCI) chedipende direttamente, oltre che dalla composizione dellabiomassa, dal suo tenore di umidità. Si veda in proposito

la fig. 7 (Richardson et al., 2002), dove Wc rappresentail potere calorifico superiore, determinato sperimental-mente, mentre Wem indica il valore del potere calorificoinferiore.

Un terzo elemento che influisce in modo significati-vo sul contenuto energetico dei biocombustibili solidi èla densità, cioè la massa di materiale per unità di volumeoccupato, che dipende sia dalla massa specifica ‘interna’(cioè calcolata senza tenere conto dei ‘vuoti’ fra le parti-celle di materiale), sia dalla pezzatura (nel caso del legno)o, nel caso di residui agricoli o piante erbacee, dalla tipo-logia di imballaggio (balle prismatiche, rotoballe, ecc.).I valori di densità e potere calorifico inferiore di alcunibiocombustibili sono riportati in tab. 5 (Streheler, 1988;Jones e Walsh, 2001; Richardson et al., 2002).

Oltre al carbonio, all’ossigeno e all’idrogeno, le pian-te necessitano di azoto, fosforo, potassio e di un certonumero di piccole quantità di altri minerali per costituire



tab. 4. Bilanci energetici di alcune colture erbacee per la produzione di biomassa

ColturaIntervallo di resa

(t/ha di sostanzasecca)

Contenutoenergetico

(GJ/t)

Output(GJ/ha)

Differenzaoutput/input

(GJ/ha) (*)

Rapportooutput/input

Sorgo da fibra 20-30 16,7-16,9 334-507 309-494 13-39

Kenaf 10-20 15,5-16,3 155-326 130-313 6-25

Canapa 8-15 16,0-18,0 128-270 103-257 5-20

Miscanto 15-30 17,6-17,7 260-530 238-522 12-66

Canna comune 15-35 16,5-17,4 240-600 118-592 11-74

Cardo 10-15 15,5-16,8 155-252 133-244 7-31

Panico 10-25 17,4 174-435 152-427 8-54

(*) Gli input considerati variano da 13 a 25 GJ/ha per le colture annuali e da 8 a 22 GJ/ha per le perenni

20

0

5

10

15

pote

re c

alor

ific

o (M

J/kg

)

umidità (%)0 20 40 60 80

Wc con materiale secco

Wem con materiale secco

Wc con materiale fresco

Wem con materiale fresco

legna appenatagliata

fig. 7. PCI della biomassa in funzione dell’umidità.

i propri tessuti e svolgere i processi vitali e per assor-bire altri elementi, inclusi metalli pesanti presenti nelsuolo. Tutti questi elementi non liberano energia duran-te la combustione, ma vengono rilasciati in atmosferasotto forma di composti volatili o si ritrovano comunquenelle ceneri di combustione, e possono costituire un pro-blema per gli impianti (depositi, corrosione) e, più ingenerale, per l’ambiente. In genere, la combustione dellelatifoglie produce un quantitativo di ceneri maggiorerispetto alle conifere, e le biomasse erbacee (paglia,miscanto, ecc.) ne producono più di quelle legnose. Ilcontenuto in ceneri di alcune biomasse è riportato intab. 6 (Streheler, 1988; Jones e Walsh, 2001; Richardsonet al., 2002).

L’estrema varietà di tipologie e caratteristiche deicombustibili ricavabili dalle biomasse (biocombustibilisolidi) costituisce in prospettiva uno dei maggiori osta-coli per l’ulteriore sviluppo di questa fonte energetica.Infatti, l’incremento degli scambi commerciali interna-zionali e l’industria di produzione di dispositivi e com-ponenti di impianti per l’utilizzazione di tali combusti-bili richiedono la definizione, per ogni particolare tipo-logia di biocombustibile, di specifiche tecniche checonsentano di determinarne il valore economico e di pro-gettare e dimensionare adeguatamente gli impianti, inmodo da ottimizzare le rese di conversione, incremen-tare il livello di automazione e minimizzare le emissio-ni di sostanze inquinanti.

Una proposta di standardizzazione (European Com-mission, 2005), elaborata da un apposito gruppo di lavo-ro del Comitato Europeo di Normazione (CEN), defini-sce come biocombustibili solidi solo quelli ricavati da:a) prodotti dell’agricoltura e forestazione; b) residui vege-tali delle attività agricole e di forestazione; c) residuivegetali delle industrie alimentari; d) residui legnosi, conesclusione di quelli trattati con agenti impregnanti e/overnici che contengano tracce di composti organici alo-genati e/o metalli pesanti, come il legname da costru-zione e quello proveniente dalla demolizione di edifici;e) residui di fibre vegetali dalla produzione di paste cel-lulosiche vergini o di paste chimiche per l’industria dellacarta, a condizione che vengano bruciati in situ con recu-pero dell’energia prodotta.

La proposta di standardizzazione prevede che i bio-combustibili debbano essere classificati in base a natu-ra e origine, tipologia e proprietà del prodotto commer-ciale.

La classificazione basata sulla natura e sull’originedei biocombustibili solidi si articola su quattro livellisuccessivi, a partire dalle seguenti categorie principali:a) biomasse legnose; b) biomasse erbacee; c) frutti;d ) miscele e commistioni, intendendo come miscela lamescolanza intenzionale di prodotti di diversa natura ecome commistione quella non intenzionale o accidenta-le. La proposta di classificazione, basata sulle tipologiedel prodotto commercializzato e le relative proprietà,



tab. 5. Densità e potere calorifico inferiore di alcuni biocombustibili solidi

Biomassa FormaUmidità

(%)PCI

(MJ/kg)Densità(kg/m3)

Abete norvegese pianta intera 40 17,55 400

Abete norvegese corteccia 40 19,69 360

Abete tronchetti2040

14,2810,10

350390

Abete cippato2040

14,2810,10

180215

Pino scozzese pianta intera 40 17,97 395

Pino scozzese corteccia 40 19,50 280

Betulla pianta intera 40 17,41 475

Betulla corteccia 40 22,71 550

Faggio tronchetti2040

14,2810,10

450510

Paglia di grano balle 10 15,50 120

Stocchi di mais balle 10 14,40 100

Miscanto balle 12 15,37 120

prende in esame le forme più comuni di tali materiali, inaccordo con l’elenco riportato in tab. 7 (Tomassetti, 2005).

La standardizzazione di tutti questi prodotti richie-de, per ciascuno di essi, la determinazione di una seriedi proprietà che, se ricadono entro i valori limite prefis-sati, consentiranno di assegnare al prodotto in esame unaparticolare categoria o classe di qualità. A titolo di esem-pio, le proprietà prese in considerazione per la defini-zione di standard e/o specifiche tecniche per il cippatodi legno sono le dimensioni delle scaglie, il contenuto diumidità (% in peso sul prodotto alla ricezione), il con-tenuto in ceneri (% sul secco) e il contenuto di azoto (%sul secco). A queste vanno aggiunte ulteriori specifica-zioni a carattere informativo, che contribuiscono a unapuntuale identificazione del prodotto, relative a poterecalorifico inferiore (MJ/kg o kWh/m3), densità (kg/m3)alla ricezione, contenuto in cloro (% sul secco).

6.5.4 Tecnologie per l’utilizzazioneenergetica delle biomasse

I processi di conversione termochimica delle biomassesi basano sull’azione termica per attivare una serie di



tab. 6. Contenuto in ceneri di diverse biomasse

BiomassaContenuto in ceneri

(% sullasostanza secca)

Abete norvegese:– fusto– corteccia– pianta intera incluso fogliame– pianta intera defoliata

0,63,21,61,3

Pino scozzese:– fusto– corteccia– pianta intera incluso fogliame– pianta intera defoliata

0,42,60,90,8

Betulla:– fusto– corteccia– pianta intera incluso fogliame– pianta intera defoliata

0,42,21,00,8

Paglia di cereali 4,3

Miscanto 2,6

tab. 7. Principali tipologie commerciali di biocombustibili solidi

Tipologia di biocombustibileDimensioni tipiche

(diametro o volume)Metodo di preparazione

Briquettes �25 mm compressione meccanica

Pellets �25 mm compressione meccanica

Polvere combustibile �1 mm macinazione fine

Segatura 1-5 mm taglio

Legno sminuzzato (chips) 5-100 mm taglio

Legno spezzettato varie frantumazione

Legno in tronchetti 100-1.000 mm taglio

Legno intero �500 mm taglio

Paglia in balle prismatichePaglia in balle prismatiche grandiPaglia in rotoballe

0,1 m3

3,7 m3

2,1 m3

compressione e imballaturacompressione e imballaturacompressione e imballatura

Fascine varie raccolta e legatura dei fusti

Corteccia varie scortecciamento della legna

Paglia trinciata 10-200 mm trinciatura durante la raccolta

Granaglie o semi varie nessuna preparazione

Gusci e noccioli di frutti 5-15 mm nessuna preparazione

Panelli di fibra varie disidratazione di residui fibrosi

reazioni chimiche che hanno come risultato finale la libe-razione dell’energia conseguente alla rottura dei legamichimici che uniscono gli atomi di carbonio a quelli di idro-geno, portando alla formazione di biossido di carbonio,acqua e, a seconda delle condizioni di reazione, di nume-rose altre specie chimiche gassose, liquide o solide.

Generalmente, i combustibili da biomassa devonoessere caratterizzati da un contenuto di umidità inferio-re al 30% e da un rapporto carbonio/azoto maggiore di30. Le biomasse cellulosiche tipicamente impiegate perla produzione di biocombustibili solidi (v. ancora fig. 1)sono: a) legna e derivati; b) paglie di cereali; c) fusti efoglie di colture dedicate (canna comune, sorgo, miscan-to, ecc.); d) scarti e residui di lavorazioni agroindustriali(lolla, pula, gusci, noccioli, sanse, ecc.).

CombustioneTra i vari processi per la conversione termochimica

della biomassa, la combustione diretta è quello più uti-lizzato e tecnologicamente maturo, sebbene siano in corsoricerche volte allo sviluppo di sistemi sempre più effi-cienti e con minore impatto ambientale.

Il processo di combustione permette la trasforma-zione dell’energia chimica intrinseca alla biomassa inenergia termica, mediante una serie di reazioni chimi-co-fisiche. Quando la biomassa viene immessa in unacamera di combustione subisce inizialmente una essic-cazione; successivamente, man mano che la temperatu-ra aumenta, si hanno processi di pirolisi, di gassifica-zione e, infine, di combustione. Con appropriati rapporticombustibile/aria, la biomassa si decompone e volati-lizza, lasciando un residuo carbonioso (ceneri) costitui-to principalmente dai composti minerali inerti.

Il composto volatile, che costituisce circa l’85% dellabiomassa iniziale, consiste in una frazione gassosa, unafrazione condensabile, una frazione carboniosa e, infi-ne, fumo. La frazione gassosa contiene, oltre a biossidodi carbonio (CO2), il monossido di carbonio (CO), alcu-ni idrocarburi (CxHy) e idrogeno (H2), che vengono ulte-riormente ossidati mediante le seguenti principali rea-zioni esotermiche:

2CO �O2��

��2CO2

CxHy�(x �0,25y)O2��

��xCO2�(0,5y)H2O

2H2�O2��

��2H2O

La frazione condensabile contiene acqua e compostiorganici con basso peso molecolare, come le aldeidi, gliacidi, i chetoni e gli alcoli che, con l’aumentare dellatemperatura, tendono a frammentarsi in composti piùleggeri; per esempio, nel caso dell’acido acetico e del-l’aldeide acetica si hanno le reazioni:

CH3COOH��CH4�CO2

CH3CHO��CH4�CO2

I prodotti di queste reazioni subiscono un ulterioreprocesso di ossidazione con le stesse modalità indicatenel punto precedente.

La frazione carboniosa può reagire con l’ossigenoper dare CO e CO2. Infine, il fumo è composto da par-ticelle di carbone di dimensioni molto piccole, da catra-me e da ceneri ( fly ashes).

Il risultato complessivo di tali reazioni è la produ-zione di energia termica, che viene recuperata median-te scambiatori di calore in cui si trasferisce l’energia ter-mica ad altri fluidi vettori, quali aria o acqua. I princi-pali problemi di impatto ambientale connessi con lacombustione della biomassa sono legati alla natura delcombustibile solido, per esempio, la sua composizionechimica, il contenuto delle sostanze volatili, il tasso diumidità, la disomogeneità fisica, il contenuto e il com-portamento delle ceneri. Le principali tecnologie di com-bustione sono descritte di seguito.

Combustione a griglia ( fissa o mobile). Le grigliefisse sono generalmente usate per i combustori di pic-cola taglia. Per gli impianti industriali si adoperano legriglie mobili che facilitano la movimentazione, il rime-scolamento del combustibile e la rimozione delle cene-ri; tali griglie possono essere di vario tipo, vibranti oriz-zontalmente e/o verticalmente, a nastro, rotanti, a gra-dini, a rulli, ecc., e in alcuni casi vengono raffreddatecon aria o con acqua per consentirne un carico termicospecifico maggiore.

Combustione in sospensione. È indicata per le bio-masse polverulente e leggere tipo la lolla di riso, la sega-tura, la polvere di legno e la paglia triturata, in cui la bio-massa viene alimentata nella parte superiore del com-bustore e brucia mentre cade sulla griglia sottostante, cheha principalmente la funzione di scarico delle ceneri.

Combustione a tamburo rotante. È utilizzata per appli-cazioni in cui il combustibile ha caratteristiche termofi-siche particolarmente povere e contiene elevati carichidi inquinante. La biomassa in combustione è continua-mente rimescolata dalla lenta rotazione del tamburo e ilpercorso dei prodotti di combustione può essere in equi-corrente o in controcorrente con la direzione di avanza-mento della biomassa.

Combustione a doppio stadio. In questo tipo di com-bustione si verificano preliminarmente la gassificazio-ne e la pirolisi del materiale in una prima camera e poiuna completa combustione dei prodotti gassificati in unaseconda, che costituisce il corpo principale del trasferi-mento dell’energia al fluido vettore.

Combustione in letto fluido. Può trattare diversi tipidi biomassa, inclusi i materiali carboniosi ‘difficili’qualiligniti, torbe, rifiuti solidi urbani selezionati, fanghi divaria natura, anche a elevata percentuale di umidità (supe-riore al 40%). La camera di combustione è parzialmen-te riempita con materiale inerte, quale sabbia o allu-mina, che viene fluidificato dall’aria di combustione



primaria, in modo da costituire il letto bollente o, nel casodi maggiore velocità dell’aria e di trascinamento delmateriale, il cosiddetto letto ricircolato, il quale vienerecuperato e reimmesso nella camera di combustione.Oltre al materiale inerte può essere immesso anche delmateriale che permette di variare le condizioni dell’am-biente nel quale si verifica la combustione: infatti, nelcaso di combustibili inquinati con composti acidi o con-tenenti ceneri bassofondenti, si può usare del calcare odella dolomite per abbattere gli inquinanti acidi ed evi-tare la fusione delle ceneri nelle condizioni operative delcombustore.

Indipendentemente dalla tecnologia utilizzata, i prin-cipali problemi connessi con la combustione delle bio-masse sono costituiti dal grado di umidità del materiale(25-55% per i residui agroforestali e della lavorazionedel legno, inferiore al 10% per il pellet), che se varia inmodo significativo rappresenta un ostacolo rilevante perla gestione ottimale del processo e per la massimizza-zione delle rese energetiche, e dalla quantità e naturadegli inerti presenti nella biomassa, che sono causa diincrostazioni per la fusione delle ceneri (800-1.200 °C).

Le apparecchiature adoperate per la combustionepuntano a recuperare la massima parte dell’energia svi-luppata durante il processo. Tale recupero può avveni-re in modo diretto tramite le pareti del dispositivo (stufe),oppure in modo indiretto per mezzo di fluido vettore(caldaie). La presenza della sezione di recupero del calo-re non solo è conveniente dal punto di vista energeticoed economico, ma si rende necessaria per ridurre la tem-peratura dei fumi in uscita dalla camera di combustio-ne (può raggiungere 1.200 °C) fino a valori tali (infe-riori o uguali a 300 °C) da rendere possibile il loro trat-tamento.

I dispositivi di combustione delle biomasse presen-tano caratteristiche costruttive differenti, a seconda cheil loro impiego sia destinato al settore civile, agricolo oindustriale. I principali dispositivi per il settore civile(riscaldamento degli ambienti) che vedono numerosimodelli in commercio possono essere così raggruppati:• termocucine a legna, di uso prettamente monofami-

liare, adibite sia al riscaldamento di ambienti sia allacottura dei cibi, aventi un rendimento globale di circail 70-75%;

• termocamini a legna, anch’essi per uso monofami-liare, con scambiatori ad acqua o ad aria, aventi unaefficienza media pari a circa il 50%;

• caldaie a legna di piccola/media potenza (20-300 kWt),aventi una efficienza media variabile tra il 60 e l’80%,in grado di garantire il riscaldamento di singole unitàabitative o di piccoli complessi residenziali. Tali dispo-sitivi nel caso delle taglie più piccole sono dotati digriglia fissa e di caricamento manuale del combusti-bile, mentre per le potenzialità maggiori sono pre-senti tramogge di carico, sistemi di alimentazione,

griglie fisse o mobili, sistemi di evacuazione delleceneri e abbattitori di polveri prima dello scarico deifumi al camino. Le caldaie per il riscaldamento del-l’acqua sono del tipo a tubi di fumo, in cui i gas caldidi combustione attraversano i fasci tubieri immersinell’acqua a cui trasferiscono il calore.Per il settore agricolo sono particolarmente interes-

santi i combustori a camera larga e a griglia mobile, dota-ti di opportuni sistemi per l’alimentazione di paglia inballe, dei residui di potatura degli alberi, dei residui dellalavorazione agroindustriale, ecc. I combustori devonoessere progettati opportunamente per garantire il buonfunzionamento con biomasse caratterizzate da un eleva-to contenuto in ceneri, anche bassofondenti, e con ungrado di umidità variabile in un ampio intervallo. Leapplicazioni più frequenti, e in molti casi più convenientieconomicamente, che vengono registrate in questo set-tore, sono l’essiccazione dei prodotti agricoli e il riscal-damento di serre e di stabulari per l’allevamento dei suinie del pollame, oltre agli usi domestici normali. La poten-za dei dispositivi termici è generalmente compresa tra200 e 2.000 kWt. Anche in questo caso lo scambiatoredi calore è del tipo a tubi di fumo.

Nel settore industriale sono presenti numerosi impian-ti di combustione diretta delle biomasse di tipo agrofo-restale o agroindustriale, dei RSU o dei rifiuti industriali.Tali applicazioni consentono la produzione di energiatermica utilizzata per il ciclo produttivo, la produzionedi energia elettrica o la cogenerazione (produzione simul-tanea di energia elettrica e termica).

L’impianto è costituito dalle sezioni seguenti:• stoccaggio delle biomasse, che può avere dimensio-

ni tali da garantire la fornitura del combustibile peralcuni giorni o per periodi molto più lunghi (anchealcuni mesi) nel caso si trattino biomasse a caratte-re stagionale;

• eventuale pretrattamento consistente nella riduzionedella pezzatura e dell’umidità della biomassa allespecifiche richieste dal sistema di combustione;

• linea di alimentazione dotata degli opportuni con-trolli di flusso;

• combustore con le caratteristiche descritte in prece-denza;

• recupero energetico, mediante scambiatori a tubi difumo se il fluido vettore è acqua calda a bassa pres-sione o aria, a tubi di acqua nel caso sia necessarioavere acqua in pressione surriscaldata o vapore, a oliodiatermico ed eventuale scambiatore a vapore, soprat-tutto per impianti di potenza non elevata;

• nel caso ci sia produzione di energia elettrica, è neces-sario introdurre ulteriori componenti quali, per esem-pio, la turbina a vapore e l’elettrogeneratore a essacollegato, il condensatore del vapore, il degassatoree vari recuperatori termici per l’ottimizzazione delciclo energetico.



L’azionamento delle turbine a vapore richiede la gene-razione di vapore surriscaldato a media/alta pressione.

Le potenze degli impianti che producono solo ener-gia termica possono variare da alcune centinaia di kWt adalcune decine di MWt: il limite della taglia superiore degliimpianti industriali a biomasse è legato alle caratteristi-che tecniche e organizzative-gestionali della filiera dellegno o di altri tipi di biomasse. Il numero delle ore difunzionamento annue rappresenta spesso un limite al ritor-no economico degli investimenti, se confrontato conimpianti alimentati a combustibile convenzionale, in quan-to questi ultimi presentano generalmente bassi costi diinvestimento a fronte di elevati costi energetici.

L’utilizzazione delle biomasse per la produzione dienergia elettrica si realizza generalmente mediante tretipi di dispositivi: sistemi a pistoni, alimentati dal vapo-re, per impianti di piccola taglia (da 50 kWe a 1 MWe;efficienza del 6-10% per sistemi a singolo stadio e del12-20% per quelli multistadio); turbine a vapore, perimpianti da 0,5 MWe fino a 500 MWe e oltre, con il mag-gior numero di casi intorno a 50 MWe (efficienza del25% circa per taglie di 5-10 MWe e superiore al 30% perimpianti da 50 MWe in cogenerazione); sistemi a cicloRankine con fluido organico (ORC, Organic RankineCycle) per impianti da 0,5 a 2 MWe.

La realizzazione di impianti per la produzione di ener-gia elettrica o di cogenerazione dalla combustione dellabiomassa è tanto più economicamente vantaggiosa, quan-to maggiore è la sua disponibilità in grosse quantità loca-lizzate geograficamente e distribuite nel tempo, poichéla biomassa ha una bassa densità energetica, circa diecivolte inferiore a quella del petrolio. Ciò avviene in segui-to alla riduzione considerevole dell’incidenza del costodi trasporto e di stoccaggio delle notevoli quantità neces-sarie al funzionamento di una centrale, la cui potenzia-lità tipica è generalmente nel range di 3-10 MWe. Perdare un’idea del fabbisogno della biomassa per realiz-zazioni di questo tipo, si deve considerare che occorrecirca 1 kg di biomassa per produrre 1 kWh di energiaelettrica.

Il principale parametro energetico impiegato per valu-tare gli impianti è il rendimento netto globale, che è datodal rapporto percentuale tra l’energia disponibile per leutenze esterne e quella introdotta dal combustibile nel-l’impianto di produzione dell’energia, al netto dei con-sumi necessari al funzionamento dell’impianto stesso.

Pirolisi e gassificazioneLa pirolisi è un processo di decomposizione termi-

ca della biomassa a temperatura elevata (300-700 °C) inassenza di ossigeno. Dalla pirolisi della biomassa (v.ancora fig. 1) si ottengono tradizionalmente prodotti soli-di (carbone vegetale), liquidi (oli di pirolisi o bio-oli) e/ouna miscela di gas combustibili, in genere riutilizzatidirettamente all’interno del processo per mantenere

elevata la temperatura (Bridgwater et al., 2002). La piro-lisi della biomassa è stata utilizzata con tecnologie tradi-zionali per la produzione di carbone di legna, ma unodegli interessi attuali è verso processi avanzati che com-portino un’elevata resa di conversione in prodotti liqui-di ad alto contenuto energetico, più facilmente traspor-tabili rispetto alla biomassa solida e usati direttamentecome combustibili, o sottoposti a frazionamento per otte-nere una vasta gamma di prodotti chimici di interesseindustriale. Rese in bio-olio superiori all’80% in pesorispetto alla biomassa originaria possono essere ottenu-te con processi di pirolisi rapida, o flash pyrolisis, a tem-perature di reazione moderate (Bridgwater, 2005). Unadelle chiavi di lettura più moderne dei processi di piro-lisi delle biomasse è quella che porta alla produzione digas di sintesi (v. oltre).

La gassificazione consiste nella trasformazione di uncombustibile solido, nel caso specifico la biomassa, incombustibile gassoso, tramite la reazione con l’ossige-no. La gassificazione è un processo da cui si ottiene tra-dizionalmente un gas a basso potere calorifico (variabi-le tra 900 e 1.200 kcal/Nm3) per reazione della biomas-sa stessa con una quantità di aria tale da non consentireuna completa ossidazione. Il potere calorifico del gaspuò aumentare sensibilmente se, in luogo dell’aria, vieneutilizzato ossigeno.

I tipici componenti combustibili presenti nel gas pro-dotto sono il monossido di carbonio (CO) e l’idrogeno(H2), accompagnati anche da piccole quantità di idro-carburi. I componenti non combustibili del gas prodot-to sono l’azoto (N2), se viene utilizzata aria come com-burente, gli ossidi di azoto (NOx), derivanti dalla ossi-dazione dell’azoto legato alla biomassa, il biossido dicarbonio (CO2) e il vapor d’acqua. La proporzione tra ivari componenti del gas varia notevolmente in funzionedel diverso tipo di gassificatore, di combustibile e delcontenuto di umidità. Oltre alle sostanze organiche, lebiomasse contengono anche sali minerali che non ven-gono gassificati, ma trasformati in ceneri e polveri.

In pratica, per mezzo della gassificazione la biomassaviene trasformata in un gas combustibile che è utilizza-bile in motori a combustione interna o in caldaie per laproduzione di energia meccanica o elettrica, più pregia-te della semplice energia termica, o che può trovare impie-go in forni per la produzione, per esempio, di cementoo di laterizi.

I dispositivi di gassificazione, tranne che per alcuniparticolari costruttivi e di processo, hanno le stesse carat-teristiche di quelli impiegati per la combustione dellabiomassa, ma l’ossidazione del combustibile avviene indifetto di ossigeno. Nella tab. 8 sono riportati i princi-pali tipi di gassificatori e le loro caratteristiche peculia-ri (Pignatelli e Scoditti, 2004).

Tralasciando i gassificatori a letto fisso, che si presta-no bene per basse/medie potenze, attualmente l’interesse



industriale è rivolto soprattutto ai letti fluidi. Esaminan-do più dettagliatamente la gassificazione di biomasse inun letto fluido, si possono distinguere i tre stadi fonda-mentali di essiccamento, pirolisi e processi ossidoridut-tivi, con la differenza sostanziale che tali operazioni sisvolgono rapidamente in un reattore quasi isotermico econ tempi di permanenza estremamente brevi. Le condi-zioni di isotermicità sono garantite da un letto fluidizzato

di sabbia, dove l’agente gassificante usato normal-mente è aria, ma è possibile utilizzare anche ossigeno ovapore. Le biomasse in genere hanno un tenore elevatodi umidità (sino al 30-40%), per cui l’H2O viene libera-ta rapidamente assieme ad altre sostanze volatili all’in-gresso nel letto fluido, a temperature tra 500 e 800 °C.

Il combustibile viene inizialmente trasformato inbiossido di carbonio, sostanze catramose, idrocarburi,



tab. 8. Principali tipologie di gassificatori

Sistema di contattoe principali caratteristiche

Vantaggi Limitazioni

Letto fisso downdraft (equicorrente)

Solido e gas verso il bassoLivelli molto bassi di catrameModerato livello di particolati

Semplice, costruzione robustaAlta conversione del carbonioBasso trascinamento di ceneriAlto tempo di residenza solidi

Limitata possibilità di scale-upBassa capacità specificaAlta umidità della biomassaDeposito di ceneri sinterizzate

Letto fisso updraft (controcorrente)

Solido verso il basso, gas verso l’altoLivelli molto alti di catrameModerato livello di particolati

Semplice, costruzione robustaBuone possibilità di scale-upAlta efficienza termicaAlto tempo di residenza solidi

Bassa capacità specificaAlta umidità della biomassaDeposito di ceneri sinterizzate

Letto fluido bollente

Il gas passa attraverso un letto bollente

Solido inerte nel reattoreBasso livello di catrameAlto livello di particolati

Buon controllo della temperatura

Buone possibilità di scale-upAlta capacità specificaPossibile uso di catalizzatore nel letto

Scarsa versatilità nella scelta dellabiomassaPerdita di carbonio nelle ceneri

Letto fluido circolante

Particolati separati e riciclati

Basso livello di catrameAlto livello di particolati

Buon controllo della temperatura

Buone possibilità di scale-upAumentato range di particolatoAlte portate di reazioneAlta conversione del carbonioCostruzione semplice

Non è possibile l’uso di catalizzatore nel letto

Letto fluido trascinato

Alimentazione fine trasportata da gas adalta velocitàAssenza di inerti solidiBasso livello di catrameLivello di particolati molto alto

Molto buona la possibilità di scale-up

Alta conversione del carbonio

Pretrattamento costoso

Pratico solo oltre 10 t/hScorie nelle ceneriMateriali di costruzione costosiScarsa versatilità nella scelta dellabiomassa

Doppio letto fluido

Pirolisi nel primo reattore

Combustione del catrame nel 2° reattoreche riscalda il letto del 1°Alto livello di catrameAlto livello di particolati

Medio potere calorifico del gas usandosolo ariaPossibile uso di catalizzatore nel letto

Progetto complesso e costoso

Pratico solo oltre 5 t/h

Scale-up possibile, ma complesso

residui carboniosi e vapor d’acqua. Parte delle sostanzevolatili sviluppate subiscono un successivo processo ditrasformazione, con formazione di un gas grezzo finale(CO�H2: 20-35%; CH4: 2-4%; CO2�N2: percentualerestante) che veicola una quantità non trascurabile dimateriale particellare carbonioso e di inerti (ceneri).

Il letto fluido si presta bene per la gassificazione dicombustibili a basso potere calorifico, in quanto è carat-terizzato da una rapida e uniforme distribuzione del calo-re, con un controllo della temperatura relativamente faci-le. Nel letto di inerte i residui carboniosi si accumulanofino a raggiungere una certa frazione che varia da bio-massa a biomassa in funzione della granulometria dellastessa e della sua reattività. A questo punto tanta bio-massa entra nel gassificatore quanta ne esce come pro-dotto gassificato, catrame trasportato dal gas (tar) e resi-duo carbonioso presente nelle ceneri (char).

Alcune delle reazioni che hanno luogo nel letto sono:

C �1/2O2��

��CO

CO �H2O��CO2�H2

CH4�H2O��CO �3H2

H2�1/2O2��

��H2O

Il metano e gli idrocarburi superiori provengono dallereazioni di pirolisi della biomassa. Le reazioni sopra

riportate possono influenzare il potere calorifico del gasche dipende essenzialmente dalla concentrazione finalein CO, H2, CxHy.

Nel bilancio generale del processo assumono impor-tanza rilevante la portata oraria della biomassa, la por-tata oraria dell’aria, la temperatura del letto, il contenu-to di umidità della biomassa e il tempo di residenza dellabiomassa e dei gas nel letto inerte. A loro volta questevariabili sono influenzate dai seguenti parametri: a) gra-nulometria ottimale del materiale inerte costituente illetto fluido; b) velocità minima del vettore utilizzato perla fluidificazione (tanto più alta quanto più basse sonola densità e la viscosità del fluidificante); c) altezza otti-male del letto (tale da dar luogo a perdite di carico noneccessive, per ridurre il consumo di energia della sof-fiante); d ) dimensioni del reattore e delle apparecchia-ture accessorie (cicloni, ugelli, tubazioni, ecc.).

Poiché nel gasogeno a letto fluido si devono con-temperare aspetti fluidodinamici con altri di natura cine-tica, la scelta dei parametri di progetto influenza la qua-lità del gas e il grado di gassificazione della biomassa.

Un parametro che diversifica i gassificatori è la pres-sione di esercizio. I gassificatori possono operare sottopressione o a pressione atmosferica. La composizione delgas e il potere calorifico non sono significativamente diver-si per questi due sistemi. Nei gassificatori pressurizzati il



fig. 8. Impianto pilota di gassificazione delle biomasse a letto fluidoricircolante del centroENEA della Trisaia(Rotondella, Matera).

sistema di alimentazione è più complesso e costoso; aparità di dimensioni gli investimenti sono più alti; il gasprodotto non deve essere compresso e ciò facilita la depu-razione del gas anche in presenza di elevati contenuti dicatrame; l’efficienza è più alta. Nei gassificatori atmo-sferici per le applicazioni alle turbine a gas sono richiestibassi livelli di catrame nel gas prodotto e una temperatu-ra relativamente bassa prima della compressione del gas;la qualità del gas richiesta per l’impiego nei motori a com-bustione interna non necessita di impegni onerosi e, inol-tre, il gas non deve essere in pressione. Per questo tipo digassificatori i costi di investimento sono potenzialmenteinferiori a più basse potenze (meno di 30 MWe).

Un altro parametro fondamentale che diversifica igassificatori a letto fluido è l’agente gassificante. I piùsemplici utilizzano aria, ma a causa dell’effetto di dilui-zione dell’azoto il potere calorifico del gas prodotto ènormalmente basso (circa 5.400-7.100 kJ/Nm3).

Come accennato in precedenza, per incrementare ilpotere calorifico del gas, invece dell’aria è possibile uti-lizzare come agente gassificante ossigeno o vapor d’ac-qua. In quest’ultimo caso aumenta anche il tenore di idro-geno nel gas, e ciò rende particolarmente interessante,in prospettiva, questa tecnologia per l’accoppiamentocon fuel cells o per la produzione di idrogeno da bio-masse. La fig. 8 mostra un gassificatore pilota a letto flui-do circolante (Pignatelli e Scoditti, 2004), dove le zonedi combustione e di gassificazione sono separate tra loro;il trasporto di energia termica dall’una all’altra zonaavviene per effetto della circolazione di materia (sabbia).Questo accorgimento permette di compartimentare lazona di gassificazione, con immissione di energia ter-mica dal combustore al gassificatore, senza immissionedi aria e utilizzando come agente gassificante vapore.Ciò rende possibile ottenere un gas ad alto tenore di idro-geno, utilizzabile per l’alimentazione di fuel cell a car-bonati fusi per la produzione distribuita di energia elet-trica e calore. Il gas prodotto dall’impianto in questioneha un tenore di idrogeno di circa il 45-50% e un poterecalorifico di circa 11.500 kJ/Nm3.

Per tracciare un quadro complessivo relativo allo sta-tus delle tecnologie di gassificazione può essere evi-denziato come l’interesse commerciale nel settore spe-cifico sia nato nel corso degli anni Settanta del 20° seco-lo, con la prima crisi petrolifera. In quel periodo si èregistrata la diffusione di impianti di piccola scala, spe-cie negli Stati Uniti e in Europa, impiegati particolar-mente nell’ambito di industrie collegate alla lavorazio-ne del legno. Nel corso degli anni Novanta un grossosforzo nel settore ricerca e sviluppo, supportato preva-lentemente dagli enti governativi statunitensi, si è con-centrato sullo sviluppo di impianti dimostrativi basati sutecniche di IGCC (Integrated Gasification CombinedCycle) e di cofiring in impianti di gassificazione di car-bone. I risultati di questo impegno hanno portato allarealizzazione di alcuni impianti commerciali di mediascala alimentati con scarti lignocellulosici.

Attualmente l’innovazione tecnologica del settore èorientata a rendere disponibili impianti di grande scalaper la produzione di gas di sintesi (CO�H2) a costi com-petitivi rispetto alle fonti fossili. Le soluzioni impianti-stiche proposte sono frequentemente basate sullo steamreforming di gas da pirolisi. Un esempio tipico di que-sti processi è riportato in fig. 9 (DOE, 2005).

La vera barriera al successo nella produzione eco-nomicamente competitiva di gas di sintesi da biomassesembra essere costituita dalla larga disponibilità, a bassocosto e uniforme nel tempo, di materie prime con carat-teristiche fisiche (dimensioni, densità, ecc.) e chimiche(composizione, potere calorifico, ecc.) costanti.

Alla possibilità di ottenere gas di sintesi a costi com-petitivi è legato il successo di una delle ipotesi attual-mente più interessanti di sfruttamento integrale dellebiomasse per produrre energia, nota come Biomass toLiquid (BtL). Le tecnologie BtL (Griesemann, 2004)si basano infatti su due stadi produttivi in successione:gassificazione della biomassa per l’ottenimento di gasdi sintesi e conversione catalitica di quest’ultimo (sin-tesi Fisher-Tropsch) in idrocarburi liquidi (v. ancorafig. 1).



pirolisi a550 °C

purificazionedel gas

gasdi sintesi

ceneri egas combusti

gaspiroliticibiomassa

vapore

vapore

aria

calore

calore

gassteamreforming

850 °C

produzionedi vapore

combustione

catramee ceneri

fig. 9. Schema di un processo avanzato per la produzione di gas di sintesi da biomasse.

I principali elementi resi disponibili dalla letteratu-ra recente relativa alle tecnologie BtL sono i seguenti:• i carburanti ottenuti consentirebbero di ottenere uno

dei risultati più favorevoli in termini di riduzione delleemissioni di gas serra (EUCAR/JRC/CONCAWE,2003);

• quattro dei principali costruttori di autoveicoli euro-pei hanno formato un consorzio per la promozionedi tale tecnologia; Daimler Chrysler e Volkswagenhanno depositato il marchio Sun Diesel per il gaso-lio ottenuto via BtL; produzioni su scala pilota sonoin corso in Germania e in Svezia;

• un impianto per la produzione di 100.000 t/a di car-buranti consumerebbe circa 1.500 t/d di biomassa,richiederebbe un investimento compreso tra 250 e300 milioni di euro e avrebbe un’efficienza energe-tica (GJ/GJ) compresa tra il 50 e il 55% (Griesemann,2004);

• il potenziale di sostituzione dei carburanti conven-zionali di origine petrolifera nell’Unione Europea a15 stati, stimata al 2010, sarebbe compreso tra unminimo del 4,5% e un massimo del 10%, corrispon-denti rispettivamente a 13 e 32 milioni di tonnellatedi petrolio equivalente all’anno (Hart et al., 2003;Wurster et al., 2002).

6.5.5 Conclusioni

L’attuale domanda del mercato energetico mondiale èsoddisfatta per circa l’80% dai combustibili di originefossile. Il contributo fornito dalle biomasse a questo mer-cato può essere attualmente valutato pari al 10-15%. L’in-certezza di quest’ultima stima è legata a un uso non com-merciale delle biomasse che, in molti paesi in via di svi-luppo, costituiscono la principale fonte energetica.

Pur nell’incertezza delle stime sopra riportate, ècomunque certo che il materiale di origine vegetale costi-tuisce la più importante fonte energetica rinnovabile delpianeta. Data l’attualità delle problematiche relative aicambiamenti climatici potenzialmente connessi al cre-scente impiego dei combustibili fossili e all’impetuosacrescita del prezzo degli idrocarburi, è opportuna un’at-tenta analisi dei vincoli e delle prospettive di impiegodelle biomasse per la produzione di energia. Limitandotale analisi ai processi termochimici, va innanzitutto evi-denziato che l’introduzione nei paesi industrializzati dispecifiche tecniche per i biocombustibili solidi ne diffon-derà la commercializzazione e di conseguenza un piùlargo impiego. Già da qualche tempo si registra in quasitutti i paesi europei una crescita sostenuta nell’impiegodi pellet, corrispondente all’impiego di moderni com-bustori ad alta efficienza energetica in sostituzione deitradizionali sistemi di riscaldamento domestico alimen-tati a carbone o a gasolio (IEA, 2005b).

La diffusione di impianti di combustione delle bio-masse di più grande scala rispetto agli attuali per la pro-duzione di elettricità (potenzialità attesa 50-80 MWe) odi elettricità e calore si registrerà principalmente in queipaesi ricchi di sottoprodotti e scarti lignocellulosici, o innazioni in cui esistono larghi margini di sfruttamentoenergetico delle biomasse da rifiuti di origine urbana(Van Loo e Koppjan, 2002). La co-combustione in impian-ti per la generazione di energia elettrica di medie/gran-di dimensioni è il settore in cui si registra la più impo-nente crescita dell’impiego di biomasse anche in alcunipaesi europei (per esempio, Spagna, Olanda e Germa-nia). I vantaggi di tale impiego, specie in impianti ali-mentati a carbone, sono evidenti: investimenti minimi eriduzione dei costi e delle emissioni sia di inquinanti tra-dizionali sia di gas serra. La co-combustione delle bio-masse con il carbone costituisce una delle strade che laCina e l’India stanno percorrendo per far fronte alla cre-scente domanda di energia (Van Loo e Koppjan, 2002).

Per ciò che riguarda la produzione di gas di sintesida biomasse, con tutti i possibili sviluppi a essa colle-gati, come per esempio la produzione di energia elettri-ca con cicli combinati (IGCC), di idrogeno e di biocar-buranti (BtL), lo scenario futuro appare di complessaanalisi (Möllersten et al., 2003; Hamelick et al., 2004).La realizzazione di grandi impianti di gassificazione/piro-lisi, necessari per superare i vincoli di economia di scala,sembra trovare ostacoli principalmente nella disponibi-lità delle grandi quantità necessarie di materia prima abasso costo (Morris et al., 2005).

In conclusione il futuro delle biomasse nello scena-rio energetico può delinearsi in due fasi successive. Nelbreve e/o medio periodo (già in essere) si assisterà a unapiù razionale valorizzazione dei materiali lignocellulo-sici, con la standardizzazione di nuovi prodotti energe-tici come, per esempio, i solid biofuels (biocarburantisolidi) che si affiancheranno ai più tradizionali liquidbiofuels (biocarburanti liquidi). Il mercato di tali pro-dotti assumerà una dimensione internazionale estendendogli attuali confini circoscritti a singole realtà nazionali.Su queste basi, nel periodo di 1 o 2 decenni, il contri-buto delle biomasse alla produzione mondiale di ener-gia incrementerà notevolmente a partire dagli attuali40-55 EJ/a (1 EJ�1018 J). L’entità di tale incremento saràtanto più elevata quanto più alto resterà il prezzo degliidrocarburi. Previsioni formulate in questo contesto dal-l’International Energy Agency (IEA, 2003) stimano unacrescita minima annua pari al 4%.

Nel medio e/o lungo periodo (entro la prima metà delsecolo corrente) la quantità di energia da biomasse potreb-be superare quella generata dal petrolio, raggiungendoun valore pari a 200-300 EJ/a (Faaij, 2004). Tale possi-bilità è concretamente legata a una produzione agricoladi biomasse per l’energia economicamente competitiva,che superi gli attuali vincoli quantitativi dei materiali



lignocellulosici residuali (sottoprodotti e scarti di altrefiliere produttive).

La reale sostenibilità ambientale di tale produzioneè però tuttora non dimostrata. Ai dubbi relativi al man-tenimento nel tempo delle risorse idriche, della fertilitàdei suoli e della biodiversità, ecc., già da tempo formu-lati (IEA, 2005b), se ne sono recentemente aggiunti altrirelativi al bilancio delle emissioni di gas serra dalla pro-duzione agricola. Infatti, in accordo con i dati pubblica-ti dal Max-Plank Institut (Keppler et al., 2006), alla cre-scita delle piante va attribuita un’emissione di metanonell’atmosfera (generato da processi fitocellulari aero-bici tuttora sconosciuti) pari a circa un terzo del totaledelle emissioni di questo importante gas serra.

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