domenica, 20 maggio 2012BIOMASSA e BIOFUEL
BIOMASSA e BIOFUEL
Che cos'è La vegetazione che copre il nostro pianeta è un magazzino naturale di energia solare. La materia organica di cui è composta si chiama biomassa.
Le biomasse si producono nel processo di fotosintesi, durante il quale l'anidride carbonica atmosferica e l'acqua del suolo si combinano per produrre zuccheri, amido, cellulosa, lignina, sostanze proteiche, grassi, ecc. Nei legami chimici di queste sostanze è immagazzinata la stessa energia solare che ha attivato la fotosintesi. In questo modo vengono fissate complessivamente circa 2 x 1011 tonnellate di carbonio all'anno, con un contenuto energetico dell'ordine di 70 x 103 megatonnellate equivalenti di petrolio. 
Bruciando le biomasse, l'ossigeno atmosferico si combina con il carbonio in esse contenuto, mentre si liberano anidride carbonica e acqua e si produce calore. L'anidride carbonica torna nell'atmosfera e da qui è nuovamente disponibile ad essere re-immessa nel processo fotosintetico per produrre nuove biomasse. Le biomasse, dunque, sono una risorsa rinnovabile.
Il termine biomassa indica, però, diverse tipologie di prodotti: residui agricoli e forestali, scarti dell'industria di trasformazione del legno (trucioli, segatura, ecc.) scarti delle aziende zootecniche, residui agro-alimentari (residui delle coltivazioni destinate all'alimentazione umana o animale (paglia)), "coltivazioni energetiche" , ovvero piante espressamente coltivate per scopi energetici,e biomasse organiche di altra provenienza, quali la frazione verde dei rifiuti solidi urbani e altri tipi di rifiuti industriali di composizione eterogenea.
A cosa serve Le principali applicazioni della biomassa sono: produzione di energia (biopower), sintesi di carburanti (biofuel) e sintesi di prodotti (bioproduct). In ambito energetico vengono utilizzate soprattutto le biomasse ligneo-cellulosiche (legname e sottoprodotti di colture erbacee, arboree e forestali), utilizzate come combustibile per diversi scopi: il riscaldamento domestico, la produzione di energia elettrica e gli usi industriali.
Altri settori interessati alla lavorazione di questa materia prima sono: l'industria della carta, della cellulosa, dei pannelli di truciolato, dei materiali compositi, dei mangimi e della chimica.
Le "coltivazione energetiche", cioè coltivazioni di specie vegetali a rapido accrescimento, sono generalmente impiegate nella produzione di biocombustibili (biofuel). Ad esempio, da processi di trasformazione della materia organica di piante produttrici di oli vegetali e zuccheri (il girasole, il sorgo zuccherino e la barbabietola), si ricavano il bioetanolo, utilizzabile come additivo nelle benzine e il biodiesel, una miscela dalle caratteristiche simili a quelle del gasolio. I biocarburanti, oltre a prestarsi per produrre calore e/o energia elettrica, possono essere utilizzati per autotrazione, sia miscelati con altri combustibili fossili sia, in alcuni casi, usati puri.
Dove serve Le biomasse sono una delle fonti rinnovabili maggiormente disponibili sul nostro Pianeta. Ad oggi esse soddisfano il 15% circa degli usi energetici primari del mondo, con 55 milioni di terajoule all’anno (1230 megatonnellate equivalenti di petrolio, o Mtep). Il loro impiego, però, non è diffuso in maniera omogenea. Nei paesi in via di sviluppo, infatti, questa fonte di energia copre dal 34% al 40% del fabbisogno energetico complessivo (48 milioni di terajoule all’anno (1074 Mtep). Al contrario, nei Paesi industrializzati il suo contributo è molto più modesto e le biomasse contribuiscono appena per il 3% degli usi energetici primari con 7 milioni di terajoule all’anno (156 Mtep). In particolare, gli Stati Uniti ricavano il 3,2% della propria energia dalle biomasse, equivalente a 3,2 milioni di terajoule all’anno (70 Mtep); l’Europa complessivamente il 3,5%, corrispondenti a circa 40 Mtep all’anno. Eccezionalmente, in Svezia e Finlandia, bruciando gli scarti dell'industria forestale, viene prodotta una quantità di energia elettrica tale da coprire, rispettivamente, il 17% e il 15% del fabbisogno nazionale di energia elettrica. In Austria le biomasse coprono il 13% del fabbisogno elettrico nazionale. In Italia, invece, il contributo delle biomasse al bilancio energetico nazionale si limita al 2-3%.
Tale distribuzione non tiene conto solo dell'attenzione e dell'impegno economico di alcuni paesi per la ricerca e lo sviluppo di nuove tecnologie, ma anche della concreta disponibilità di terreni dove localizzare le colture energetiche. Si è stimato, infatti, che nei Paesi sviluppati la sostituzione dei combustibili fossilicon le biomasse richiederebbe la disponibilità di oltre 950 mega-ettari (milioni di ettari) di terreno da destinare alle colture energetiche.
All’avanguardia nello sfruttamento delle biomasse come fonte energetica sono i paesi del centro – nord Europa, che hanno installato grossi impianti di cogenerazione (produzione associata di energia elettrica e calore) e teleriscaldamento alimentati a biomasse.
La Francia, che ha la più vasta superficie agricola in Europa, punta molto anche sulla produzione di biodiesel ed etanolo, per il cui impiego come combustibile ha adottato una politica di completa defiscalizzazione. La Gran Bretagna invece, ha sviluppato una produzione trascurabile di biocombustibili, ritenuti allo stato attuale antieconomici, e si è dedicata in particolare allo sviluppo di un vasto ed efficiente sistema di recupero del biogas dalle discariche, sia per usi termici che elettrici. La Svezia e l’Austria, che contano su una lunga tradizione di utilizzo della legna da ardere, hanno continuato ad incrementare tale impiego sia per riscaldamento che per teleriscaldamento, dando grande impulso alle piantagioni di bosco ceduo (salice, pioppo) che hanno rese 3-4 volte superiori alla media come fornitura di materia prima. Nel quadro europeo dell’utilizzo energetico delle biomasse, l’Italia si pone in una condizione di scarso sviluppo, nonostante l’elevato potenziale di cui dispone, che risulta non inferiore ai 27 Mtep!
La produzione di biofuel Il termine biofuel potrebbe riferirsi anche ai combustibili usati per la produzione di energia elettrica, ma in genere si riferisce ai combustibili liquidi impiegati nei mezzi di trasporto.
I più comuni biofuel sono senza dubbio il bioetanolo sintetizzato dai carboidrati e il biodiesel (un estere) ottenuto da grassi e oli. Nonostante l'etanolo ottenuto dagli amidi e dagli zuccheri stia fornendo un buon contributo sotto il profilo energetico ed ambientale, in seguito verrà esaminato l'etanolo prodotto da biomassa cellulosica come piante erbacee e legnose, residui agricoli e forestali e da grandi quantità di scarti urbani e industriali. Infatti, mentre gli amidi e gli zuccheri costituiscono un modesto quantitativo di materiale derivante dalle piante, la cellulosa e l'emicellulosa, che sono polimeri delle molecole dello zucchero, rappresentano la maggior parte della biomassa. I benefici legati ai biofuel derivano dal fatto di avere un impatto ambientale più contenuto rispetto ai derivati del petrolio e di usare materiali di scarto che solitamente non vengono utilizzati. Da ultimo saranno brevemente analizzati altri due biofuel, il metanolo e i composti della benzina corretti.