Cosa sono le biomasse e come vengono trasformate in energia: vantaggi e svantaggi

Approfondiamo il tema delle biomasse, cercando di capire cosa sono, quali impatti abbiano sull’ambiente e come possono dare origine ad energia. Infine, vedremo qual è lo stato dell’arte in Italia relativamente al loro sfruttamento.

Cosa sono le biomasse

Con il termine biomassa si indicano una serie di materiali di origine biologica. Si tratta generalmente scarti di attività agricole, che possono essere modificati attraverso vari procedimenti, per ricavarne combustibili o direttamente energia elettrica e termica.

Le biomasse comprendono:

• legna da ardere
• ramaglie e residui di attività agricole e forestali
• scarti delle industrie alimentari
• liquidi reflui derivanti dagli allevamenti
• alghe marine

Ma non è finita qui. Sono comprese anche piante specificamente coltivate per la produzione di energia e rifiuti organici urbani.

Biomasse: definizione

Il termine “Biomassa” comprende un’ampia gamma di materiali, di varia natura e che si possono presentare sotto forma di stati fisici differenti: solida, liquida e gassosa.

Si può quindi definire biomassa qualsiasi sostanza di matrice organica, animale o vegetale, che non ha subito alcun processo di fossilizzazione, e da cui è possibile ricavare energia.

Da un altro punto di vista possiamo pertanto considerare biomassa qualsiasi sostanza che deriva dalla fotosintesi clorofilliana, in maniera diretta o indiretta.

Biomasse: esempi

Le biomasse sono la parte biodegradabile di tutti i prodotti derivanti dalle coltivazioni agricole e dalla forestazione (compresi i residui delle lavorazioni agricole e della silvicoltura), gli scarti dei prodotti agro-alimentari destinati all’alimentazione umana o alla zootecnia, i residui dell’industria della lavorazione del legno e della carta (purché non trattati chimicamente), tutti i prodotti organici derivanti dall’attività biologica degli animali e dell’uomo.

Il Decreto del Ministero delle Politiche agricole e forestali n. 401. art. 1, comma 3, definisce biomasse:

• la legna da ardere

• i residui lignocellulosici

• i sottoprodotti di coltivazioni agricole, e di trasformazioni agro-alimentari

• le colture agricole e forestali dedicate

• i liquami e reflui zootecnici

Vediamo alcuni esempi pratici di biomassa:

• scarti agroindustriali
• digestato
• fanghi di depurazione
• frazione organica dei rifiuti solidi urbani (FORSU)
• piante
• scarti ottenuti dalla potatura
• trucioli di legno
• cippato di legna
• pallet
• gusci di frutta secca
• torsoli
• bucce di frutta e verdura
• noccioli
• sansa

Quali sono i tre principali tipi di biomassa

Possiamo distinguere tra 3 tipi di biomasse.

Biomasse vegetali

Le biomasse di origine vegetale sono le più utilizzate. Provengono dagli scarti delle attività di agricoltura, di giardinaggio e di manutenzione dei boschi.
In questa categoria rientrano anche alcune specie vegetali che vengono appositamente coltivate per l’approvvigionamento di materiale adatto alla produzione energetica.
Biomasse vegetale sono il legno, le vinacce, la sansa, i torsoli, i noccioli, i gusci, le bucce di frutta e verdura.

Biomasse animali

Si tratta delle biomasse derivanti dall’allevamento di animali erbivori. La tipologia maggiormente impiegata è il letame poiché contiene al suo interno tutti i gas e l’energia chimica prodotta dall’erba che gli animali hanno mangiato e poi digerito.
Tra le biomasse animali rientrano anche quelle che derivano dalle carcasse animali. Quest’ultima pratica è però considerata controversa.

Biomasse microbiche

La biomassa microbica proviene dal suolo ed è disponibile grazie agli elementi che compongono il terreno: zolfo e azoto, ma anche funghi, batteri e tutti i microbi presenti all’interno dei terreni.
Del resto, ogni terreno dove crescono e si decompongono le piante e sul quale talvolta si decompongano anche gli animali e le loro feci, è caratterizzato da vari nutrienti che sono possibili fonti energetiche.

Biomasse liquide

Si può ricavare energia non solo dalle biomasse solide, ma anche dalle biomasse liquide. Si tratta di una tipologia di biomassa che deriva dalla spremitura, e successiva raffinazione, di semi oleosi o altre parti di piante particolari.

Le biomasse liquide principalmente comprendono:

• oli vegetali (di mais, colza, soia, girasole…)
• biodiesel, ottenuto da grassi animali e oli vegetali ed utilizzabile al posto del gasolio
• bioetanolo: alcool prodotto mediante la fermentazione delle biomasse

Per cosa vengono utilizzate le biomasse

I vari materiali possono essere riutilizzati per produrre energia per tre finalità.

• la produzione diretta di carburanti biologici (biofuel).
• la generazione di energia elettrica e termica (biopower)
• la realizzazione di composti chimici (bioproduct).

Biomasse: come possono essere utilizzate per produrre energia

La procedura di  trasformazione dipende naturalmente dal prodotto finale.

• I carburanti biologici, come bioetanolo, biodiesel, idrocarburi sintetici e oli vegetali, possono essere ottenuti per fermentazione, spremitura o altri processi chimici.
• L’energia termica può essere ricavata direttamente bruciando la biomassa legnosa (ciocchi di legna o pellet) in caldaie a elevato rendimento o impianti di cogenerazione. Questi ultimi producono anche energia elettrica.
• Il biogas è ottenuto attraverso uno specifico processo di digestione anaerobica, e a sua volta il biogas viene impiegato per la generazione diretta di energia o come combustibile.

In estrema sintesi si tratta di un processo di fermentazione controllata delle biomasse (liquami, rifiuti agroindustriali, etc.) che arriva a produrre biogas molto ricco di metano (sino a 70%). Da qui poi si deriva energia elettrica messa direttamente in rete o energia termica, utilizzabile ad esempio a fini di riscaldamento delle abitazioni.

La convenienza varia in base agli utilizzi. Il più efficiente uso energetico delle biomasse è stato riscontrato per il riscaldamento, la produzione di energia elettrica e i bio-carburanti di nuova generazione. Molto meno per quelli di prima, quali l’etanolo prodotto dal  grano.

Le biomasse si utilizzano poi in centrali a biomassa, che ne estraggono l’energia attraverso diverse tecniche:

• combustione diretta delle biomasse
• pirolisi
• estrazione di gas di sintesi tramite gassificazione

Svantaggi e limiti delle biomasse

Il principale limite allo sfruttamento della biomassa come fonte di energia è legato alla carenza di spazi per la coltivazione. Per ottenere un significativo beneficio economico sarebbe infatti necessario produrre quantità di materiale molto elevate. In questo modo, però, si sottraggono spazi alla coltivazione per uso alimentare e alle altre attività agricole.

La produzione di questa fonte bioenergetica richiede profonde modifiche nella pianificazione dell’attività agricola: la coltivazione di prodotti alimentari deve essere infatti nettamente distinta, anche per motivi di sicurezza igienico-sanitaria, da quella di fonti energetiche.

La preoccupazione di alcuni esperti, espressa anche in un rapporto dell’ONU, è che la massificazione delle coltivazioni bioenergetiche possa avere un impatto negativo. Perché sottrarrebbe terra e acqua alla produzione alimentare o addirittura alle foreste. Inoltre la crescente richiesta di materie prime per la produzione energetica potrebbe far crescere i prezzi delle derrate alimentari.

Le biomasse, inoltre, non sono disponibili in ogni momento dell’anno. Non possono quindi essere utilizzate come fonte univoca di energia.

Vantaggi delle biomasse

I vantaggi sono molteplici:

• non richiedono l’utilizzo di tecnologie dispendiose
• possono essere prodotte con facilità anche nei paesi più poveri, è scarsamente inquinante e può favorire lo sviluppo sostenibile.
• sfruttano in modo più efficiente le risorse naturali, poiché i materiali di scarto utilizzati per la sua produzione verrebbero altrimenti gettati o eliminati.
• generano una serie di sottoprodotti utili e remunerativi, tra cui fertilizzanti a basso prezzo.
• sono una risorsa fondamentale per le stesse zone rurali, la produzione, infatti, aumenterebbe enormemente la disponibilità di energia elettrica  per miliardi di contadini e aziende agricole, favorendo quindi la crescita della produttività.
• sono tra le fonti di energia più “pulite”. La loro produzione e trasformazione genera scarsissimi residui inquinanti. Di fatto, si limita ad accelerare il processo di reintroduzione nell’atmosfera dell’anidride carbonica assorbita dalle piante.

Impatti sull’ambiente dell’energia da biomasse

Le biomasse rappresentano una preziosa risorsa energetica alternativa. Eppure dobbiamo imparare ad utilizzarle in modo più efficiente, per limitare anche i possibili danni ambientali. E’ il monito che emerge dal dossier “Bionergie in Europa in una prospettiva di efficienza delle risorse”, realizzato dall’Agenzia europea per l’ambiente (EEA).

“Le bioenergie sono un importante componente del nostro complesso di energie rinnovabili, aiutando ad assicurare una costante fornitura di energia. Ma questo studio evidenzia il fatto che le biomasse forestali e i terreni produttivi sono risorse limitate, e parte del “capitale naturale” europeo. Così è essenziale considerare i modi in cui possiamo utilizzare efficientemente le risorse esistenti, prima di richiedere nuova terra per la produzione di energia”, ha affermato Hans Bruyninckx, direttore esecutivo dell’EEA.

Il dossier invita però ad agire con cautela in questo delicato settore, trattato finora dalle politiche europee con scarsa attenzione alle ripercussioni ambientali, connesse all’uso diretto dei terreni.

Gli attuali metodi di coltivazione per la produzione energetica non si sono dimostrati molto eco-sostenibili. Tanto che l’EEA sottolinea l’importanza sia di ricorrere alle colture perenni, che non danno raccolto ogni anno, favoriscono la filtrazione dell’acqua e prevengono dalle inondazioni, che di accentuare le rotazioni delle colture, utili a rigenerare i terreni.

Del tutto sconsigliato è anche il ricorso estensivo agli alberi maturi per la produzione energetica. Ciò a causa dei tempi lunghi che servono per la ricrescita e quindi per catturare nuovamente l’anidride carbonica, emessa nell’atmosfera in seguito alla combustione del legname.

Nel capo dei combustibili, l’EEA raccomanda caldamente l’utilizzo dei rifiuti organici e dei residui agro-forestali. Non richiedono il consumo di nuova terra, diminuiscono gli sprechi idrici e riducono l’emissione di gas serra.

Equilibrio tra biomasse e ambiente

Per equilibrare questi due aspetti è quindi necessario che la pianificazione delle attività agricole sia attentamente studiata e bilanciata.

L’obiettivo è evitare che la produzione di materie prime per la bioenergia sottragga spazio e risorse alle coltivazioni alimentari. Non deve esserci un utilizzo indiscriminato di pascoli, foreste o terre vergini, che finirebbe per generare più inquinamento ambientale di quello che il suo utilizzo dovrebbe evitare.

Quanto possono rendere le biomasse

Il tema della redditività delle biomasse a nostro avviso è stato spiegato molto bene in una vecchia intervista da Stefano Masini, responsabile economia e ambiente della Coldiretti.

Masini ha fatto il seguente esempio: con 1000 ettari di bosco, facendo una turnazione ventennale, si possono tagliare 50 ettari all’anno di bosco. Se si considera che da 1 ettaro di bosco si ricava più o meno 800 quintali di legna e 200 di rami, con 50 ettari si potrebbero produrre ogni anno 50 tonnellate di biomasse ottenendo energia elettrica per circa 600 Kwh.

Se vogliamo arrivare a una valorizzazione economica per l’impresa ecco che in un anno si ottiene un fatturato potenziale di circa 1.350 milioni di euro (8.000 ore*potenza disponibile *0,28 euro per Kw prodotto, pari al prezzo di riacquisto dell’energia prodotta da Fonti Rinnovabili).

La redditività c’è eccome, sostiene Masini, quello che manca sono gli incentivi per le imprese che la PAC, Politica Agricola Comunitaria, continua a destinare alle imprese agricole di Pianura, non alla collina/montagna.

Biomasse in Italia: stato attuale e prospettive

Ma in Italia, qual è lo stato dello Biomasse? Come le stiamo sfruttando? eccovi una veloce carrellata sullo stato delle biomasse nel nostro paese.

Nonostante l’EEA abbia sottostimato di c.a. il 40% le sue valutazioni del 2006 sul potenziale di produzione bioenergetica, nel 2010 le biomasse hanno fornito c.a. il 7,5% dell’energia utilizzata nell’Unione europea (Ue): un dato che secondo le previsioni potrebbe salire al 10% c.a. nel 2020. Tra i Paesi considerati col più alto potenziale bioenergetico nel 2020 vi è anche l’Italia, insieme a Francia, Germania, Spagna e Romania.

Secondo i dati forniti dal GSE, il Gestore dei Servizi Energetici per la promozione dello sviluppo sostenibile, nella prima edizione del rapporto  “Le biomasse e i rifiuti”, a fine 2008, in Italia, gli impianti alimentati da biomasse e rifiuti sono 352, per un totale di 1.555 MW di potenza installata e una produzione di 5.966 Gwh.

La relazione riporta un aumento della produzione di energia prodotta da impianti definiti B.Rb.B.B. (Biomasse, Rifiuti solidi urbani biodegradabili, Biogas e Bioliquidi) in costante aumento in Italia negli ultimi anni.

La situazione delle biomasse a livello regionale

In sintesi la produzione da solidi è incrementata dal 2004 al 2008 secondo un tasso medio annuo pari al 6,6% e quella da biogas dell’8,1%. In Italia settentrionale si registrano le più alte quote di produzione realizzata grazie al contributo della Lombardia e dell’Emilia Romagna, rispettivamente con il 22,9% ed il 14,9%. Il Lazio, in Italia centrale, mostra rispetto al le regioni confinanti il valore più elevato di produzione, pari al 4,6%.

Nel Sud, emergono regioni quali la Puglia e la Calabria; si distinguono con quote di produzione rispettivamente del 13,4% e del 13,2%. Fanalino di coda sono le isole. La Sardegna si attesta sul 3,0%, mentre la Sicilia presenta un valore pari all’1,3%.

Biomasse: il confronto con l’estero

Ma come è posizionata L’Italia rispetto al resto d’Europa? Eccovi un benchmark della situazione italiana rispetto al resto d’Europaper quanto riguarda le biomasse.

In conclusione, le biomasse costituiscono una speranza per il futuro, in termini di produzione energetica alternativa ai combustibili fossili e di creazione di nuovi posti di lavoro.

Già oggi, il 3% dell’energia mondiale deriva dagli impianti a biomassa, con notevoli prospettive di sviluppo, mentre solo in Italia, uno dei Paesi leader del settore, si prevede la possibilità di 600.000 nuovi posti di lavoro nei prossimi dieci anni.

Conoscere veramente cosa sono le biomasse e valutarne i pro e i contro per valorizzare al meglio tale risorsa, aiuterà noi stessi e l’ambiente.

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Ultimo aggiornamento il 19 Settembre 2024 da Rossella Vignoli