Gas da biomasse a km 0

– di Lino Santoro –

Syngas : un’opportunità per ridurre l’effetto serra?

In un’estate dominata dall’anticiclone africano che ci ha inflitto temperature superiori alla media stagionale, il ruolo delle fonti energetiche rinnovabili appare determinante per arrestare la crescita continua dei gas serra, in particolare della CO2, che ha raggiunto le 400 ppm in atmosfera.

Nel mondo la quota di energie da fonti rinnovabili ha avuto un incremento importante nel 2014. Fotovoltaico ed eolico hanno raggiunto un totale di 460 GigaWatt, che è però solo il 3,1 % della potenza primaria di energia mondiale (15000 GW). Complessivamente l’energia primaria da tutte le fonti rinnovabili ammonta al 13%. 

Si sta diffondendo, in questi ultimi anni, il recupero di energia da biomasse agricole e forestali (ma anche da rifiuti urbani con elevato contenuto di scarti organici non riciclabili) attraverso la loro decomposizione termica in syngas (gas di sintesi) utilizzato per la produzione di energia elettrica. Il processo è economicamente allettante grazie al contributo degli incentivi statali.

La rinnovabilità della fonte biomassa è un problema controverso. Alla sua trasformazione in syngas e al suo utilizzo come vettore energetico negli elettrogeneratori, consegue l’emissione di CO2. Ma dato che la biomassa vegetale è il più efficiente sistema in grado di catturare la CO2 attraverso la fotosintesi, il ciclo sarebbe chiuso con bilancio zero solo se la biomassa consumata fosse rimpiazzata da nuova vegetazione. E, soprattutto, se la sostituzione fosse realizzata nello stesso territorio, permettendo così una più serrata verifica dell’effettiva rinnovabilità, evitando rischi di speculazione.

Della gassificazione vanno rilevati questi aspetti critici: se gli incentivi interessano gli imprenditori che si orientano in questo settore, le negatività si riversano sui siti in cui sorgono tali impianti e sulla popolazione che vi vive. I rischi negativi riguardano sia il consumo di suolo e lo sfruttamento eccessivo delle risorse vegetali del territorio, sia l’inquinamento di acqua e aria.

La gassificazione

Il legno è costituito per il 50% da fibre di cellulosa immerse in una matrice di emicellulosa (polimeri formati da monosaccaridi) che contribuisce con il 25% e per il restante 25% da lignina, un polimero molto più complesso la cui decomposizione termica porta alla formazione dei dannosi idrocarburi policiclici aromatici. L’intero processo di gassificazione si compone di tre fasi con temperatura crescente da 700 a 1500 gradi: la pirolisi della biomassa (decomposizione termica in assenza di ossigeno), l’ossidazione dei prodotti ottenuti nella prima fase con aria, ossigeno o aria più vapore e la loro successiva riduzione in gas di sintesi. Il processo non è privo di problematicità per la formazione di particolato fine e altri inquinanti. Nel complesso la gassificazione con cogenerazione (calore ed energia elettrica) presenta un eroei (rapporto fra energia ricavata su energia spesa) di circa 4, il che è un buon risultato per una fonte rinnovabile. Il potere calorifico del legno è meno della metà dei combustibili fossili e la sua densità energetica è ancora peggiore: circa il 15%. La sua trasformazione in syngas, che presenta un potere calorifico che è circa 1/5 del gas naturale, è certamente un vantaggio per la possibilità di produrre elettricità nell’ambito dello stesso impianto utilizzando il 25-30% dell’energia contenuta nel materiale di partenza.

Gli impianti di gassificazione rappresentano un’interessante opzione per la produzione di energia, la loro tecnologia è in fase di evoluzione e sono intensamente studiati in questi ultimi anni tanto che un gran numero di tesi universitarie magistrali e di dottorato ne indagano le caratteristiche e la loro evoluzione tecnologica.

La ricerca è indirizzata all’ottimizzazione del processo e soprattutto al trattamento di decontaminazione del syngas dal particolato. Nella gassificazione tar (composti ad alto peso molecolare) e char (residui solidi carboniosi) i residui vengono ridotti al minimo (fino all’90%) con gli innovativi catalizzatori a base di ferro/olivina.

La recente tecnologia dei filtri a candele ceramiche permette l’eliminazione del particolato a caldo dal syngas e dai fumi in uscita dagli elettrogeneratori con una resa fino al 99 %. Con i sistemi di abbattimento tradizionali (scrubber) i fumi devono essere prima raffreddati, ne consegue la riduzione dell’efficienza energetica dell’intero processo di gassificazione.

Lino Santoro