Le biomasse

Introduzione

Il termine biomassa viene utilizzato per indicare la materia organica di origine biologica. A livello energetico e con particolare riferimento alle fonti rinnovabili, al termine biomassa si associa l'origine non fossile della sostanza, per poterla distinguere dal petrolio e dal carbone. Appartengono a tale categoria sostanze di origine vegetale e animale quali:

•  residui forestali
•  specie vegetali espressamente coltivate a scopo combustibile
•  residui agricoli
•  reflui zootecnici
•  residui industriali legnosi
•  residui industriali agroalimentari

Ogni anno un ettaro di bosco produce tra gli 8.000 e i 40.000 kWh di energia termica potenzialmente utilizzabile, sufficienti per il riscaldamento di una singola unità abitativa o, ad esempio, di una piccola scuola materna. In tutta Italia c'è grande abbondanza di combustibili legnosi, ma loro distribuzione non è ancora ben organizzata sul territorio.

Gli attuali canali di approvvigionamento possono variare a seconda della realtà produttiva locale: dalle locali industrie del legno che producono residui secchi di lavorazione (scaglie o segature), dai proprietari di boschi che, in seguito ai necessari diradamenti, possono procedere alla cippatura dei tronchi dopo un periodo di essiccazione, dai residui derivanti dalla produzione agricola o dall'industria alimentare come i gusci di nocciola che possono costituire una eccellente fonte energetica, fino alle potature dai viali e dei parchi di aree urbane.

La recente diffusione del pellet ha allargato il mercato della fornitura dei biocombustili legnosi. I pellets sono cilindretti che si ottengono pressando i residui dalla lavorazione del legno; il prodotto ottenuto presenta caratteristiche termochimiche e merceologiche superiori sia in termini qualitativi che di omogeneità rispetto a quelle del cippato e della legna in quanto a:

•  maggiore contenuto energetico
•  minore contenuto di acqua
•  pezzatura più uniforme e costante
•  densità energetica maggiore rispetto ad altri combustibili legnosi

Queste qualità rendono il pellet di più facile gestione e trasportabilità e consentono periodi di immagazzinamento più lunghi: per tali motivi il prodotto può essere commercializzato economicamente su un raggio distributivo più ampio.

Altro aspetto da tenere presente nella scelta dei diversi combustibili ecologici è il contenuto di umidità. Un basso tenore di umidità riduce la formazione di condensati corrosivi e la fumosità e permette di ottenere un più alto rendimento.

Tra i migliori legnami ai fini della combustione possono essere presi in considerazione le conifere o i legni leggeri come il pioppo, anche se i migliori risultati, specialmente in termini di durata della combustione, si ottengono con essenze forti come robinia, faggio e quercia.

Potere calorifico di combustibili fossili e biomasse

Confronto tra biomasse e combustibili fossili

Confrontando i combustibili ecologici con quelli tradizionali esce fuori che il costo dell'energia da biomassa è in tutti i casi nettamente inferiore con un risparmio di esercizio che consente di recuperare il capitale investito nella caldaia in tempi anche piuttosto rapidi.

La comparazione che si vede nel grafico è stata effettuata sulla base del costo della quantità di combustibile necessaria a produrre un'energia corrispondente ad 1 litro di gasolio.

Nella tabella si ha un'informazione più dettagliata sui poteri calorifici e sui costi indicativi dei vari combustibili. L'energia da biomassa, come si può vedere, è espressa in litro equivalente gasolio e GPL, e come metro cubo equivalente di metano.

Nella seconda colonna è riportato il potere calorifico netto (quantità netta di energia che si sviluppa dalla combustione di un 1 kg di combustibile (1 kWh = 860 kcal) con il suo effettivo contenuto di acqua, cioè alle reali condizioni di impiego della biomassa; tale potere calorifico nelle biomasse è mediamente 4 volte inferiore rispetto ai combustibili tradizionali.

Nelle colonne successive a quella del costo unitario ( € /kg), possiamo vedere la quantità di combustibile necessaria a sviluppare la stessa energia dei rispettivi combustibili fossili e il relativo costo di tale quantitativo.

POTERI CALORIFICI E COSTI INDICATIVI
DI COMBUSTIBILI FOSSILI E BIOMASSE:

Alla luce di questi dati possiamo fare un semplice esempio di comparazione dei costi tra biomasse e combustibili fossili.
Ad esempio risulta che per ottenere la stessa energia contenuta in un litro di gasolio è necessario bruciare 2,79 kg di legna da ardere stagionata (almeno 2 anni), con un'umidità del 25%; al prezzo di mercato attuale della legna di 0,103 e kg, il costo di tale energia (litro equivalente di gasolio) è pari a 0,29 e cioè inferiore del 65% al costo del gasolio (pari a 0,83 e litro).
Allo stesso modo diremo che sono necessari 2,76 kg di legna stagionata per ottenere la stessa energia di un m 3 di metano, al costo equivalente di 0,28 e contro i 0,52 e di un metro cubo di metano.

Tempi di ritorno dell'investimento confrontati con altre soluzioni tradizionali

  •  Fabbisogno energetico stimato per il riscaldamento e per la produzione di acqua sanitaria: 45.000 kWh/anno (pari a:4.700 m 3 /anno di metano; 4.500 litri/anno di gasolio; 6.250 litri/anno di GPL; 92 q/anno di pellet).

•  L'impianto: caldaia a pellet da 20 kW , centralina di regolazione, accumulatore inerziale da 500 litri, boiler acqua sanitaria da 300 litri.

•  Investimento (stimato): € 4.000,00 + IVA 20% ( compresa installazione )
•  Costo da ammortizzare: € 4.800 ,00
•  Spesa per il pellet: 92 Quintali al costo di 16 € /q = 1.472,00 € /anno    

CONFRONTO PELLET – METANO

•  Metano risparmiato: 4.700 m 3 /anno al costo di 0,52 €/m 3 = 2.440,00 € /anno
•  Risparmio di esercizio: € 2.440,00 - € 1.472,00 = 968 €/anno … 39.6 % di risparmio
•  Tempo di recupero dell'investimento: 4.800/968 = 4,9 anni.

CONFRONTO PELLET – GASOLIO

Emissioni ed impatto ambientale della combustione di biomasse in caldaie

Le caldaie sono progettate per ottenere una combustione ottimale delle biomasse e con emissioni comparabili a quelle delle caldaie a combustibile fossile. E' necessario comunque sottolineare che nella combustione delle biomasse vegetali si può evitare di conteggiare l'emissione dell'anidride carbonica (CO 2 ), perché è praticamente uguale a quella che è stata sottratta all'atmosfera durante la crescita della pianta.

Nella tabella seguente vengono confrontate le emissioni prodotte da una moderna caldaia a pellet di legno con quelle alimentate con gasolio o con gas naturale. Da questi dati è possibile rilevare che le caldaie a biocombustibili hanno emissioni di biossido di zolfo o anidride solforosa (SO 2 ) simili o inferiori ai sistemi convenzionali, leggermente maggiori per quanto riguarda gli ossidi di azoto (NO x ) ed il monossido di carbonio (CO), mentre sono più alte, ma comunque accettabili, le emissioni di polveri e di composti organici volatili (COV).

Emissioni prodotte da caldaie a gasolio,
a gas naturale ed a pellet o cippato (in mg/kWh)

Per approfondire i temi trattati, citiamo alcune valide pubblicazioni :