Hai spesso sentito parlare dell’uso di biomasse come combustibili a fini energetici. Esse rappresentano la principale fonte di energia per le attività agricole. Ma cosa sono le biomasse? Quali sono I loro vantaggi? E soprattutto, il loro utilizzo è veramente utile all’ambiente?
Vediamone insieme i dettagli!
Cosa sono le biomasse?
Il termine “biomasse” indica l’insieme dei materiali organici di origine biologica, siano essi animali che vegetali.
La Direttiva Comunitaria (Direttiva Europea 2009/28/CE) definisce le biomasse come la parte biodegradabile dei residui provenienti dalle attività agricole, dalla pesca e dall’acquacoltura. Sono considerate “biomasse combustibili” anche i materiali organici provenienti da sfalci e potature del verde urbano, i rifiuti biodegradabili di origine biologica, sia domestici che industriali.
Tali materiali organici possono essere utilizzati come fonte di energia mediante il processo di combustione. Forse ti stai chiedendo che cos’è la combustione? Questa non è altro che il meccanismo con cui le sostanze di origine biologica vengono bruciate al fine di produrre energia.
Le biomasse non sono altro, quindi, che carburante prodotto con elementi vegetali (legna da ardere a fini energetici).
Alcuni tra i principali materiali organici utilizzati come biomasse combustibili sono:
- Rami secchi, pellet e legna da ardere.
- Residui di attività agricole.
- Scarti delle industrie alimentari.
- Piante di mais, canna da zucchero, soia.
- Scarti di origine biologica (letame e rifiuti reflui) provenienti dagli allevamenti.
Come vengono usate le biomasse?
Le biomasse come combustibili vengono utilizzate per la produzione di energia elettrica, per il riscaldamento e come carburante per il settore dei trasporti.
Riassumendo, l’energia ricavata dalle biomasse può essere convertita in 3 principali forme di energia:
- Calore.
- Elettricità (energia elettrica).
- Biocarburanti.
Biomasse come fonte di energia: applicazione pratica
Per ottenere l’energia delle biomasse, i materiali organici provenienti dalle attività agricole vengono bruciati. Facciamo un esempio pratico!
Il calore generato dalla combustione può servire per riscaldare un condotto d’acqua. Il calore dell’acqua produce vapore, a sua volta necessario, ad esempio, al movimento delle turbine di una centrale idroelettrica.
Da dove vengono le biomasse?
I processi attualmente usati per produrre i diversi tipi di combustibili a fini energetici sono:
Combustione diretta
Per capire come sia possibile ricavare energia elettrica dalle biomasse combustibili bisogna capire che cos’e la combustione. Ci entra in aiuto il primo principio della termodinamica, meglio noto come principio di conservazione dell’energia: “l’energia non può essere creata, né distrutta. Viene solo trasferita attraverso scambi di calore e lavoro”.
Le sostanze organiche, come le foglie, I rami e la legna da ardere, hanno in sè l’energia accumulata durante l’arco della loro vita. La combustione non è altro che il mezzo con cui l’energia può essere (ri)trasferita da un organismo di origine biologica all’ambiente.
Processi biochimici
Si tratta di reazioni biologiche che avvengono ad opera di alcuni funghi e altri microrganismi. Il processo di digestione aerobica compiuto da questi esseri viventi consente di trasformare ramaglie e scarti delle attività agricole in pellet (combustibile da cui ricavare energia).
Un altro processo che permette di estrarre l’energia delle biomasse è la fermentazione. In assenza di ossigeno i microrganismi digeriscono gli zuccheri contenuti nelle biomasse combustibili provenienti da attività agricole (coltivazioni di canna da zucchero, barbabietola, etc.). La loro attività metabolica genera etanolo, o alcol etilico, carburante prodotto con elementi vegetali.
Altri processi termodinamici
- Carbonizzazione.
- Pirolisi.
- Gassificazione.
- Steam Explosion.
Quanta energia contengono le biomasse?
Le biomasse derivano da materiali organici, prevalentemente di origine vegetale. Le piante sono in grado di convertire l’energia del sole in biomassa attraverso il processo che prende il nome di “fotosintesi clorofilliana”.
Le piante sono anche alla base degli scambi di materiali organici che avvengono tra gli organismi viventi all’interno degli ecosistemi. Ma quanta energia è contenuta all’interno delle biomasse?
La quantità di energia contenuta nei materiali organici dipende principalmente da:
- Natura della biomassa (fonte energetica).
- Metodo con cui viene estratta l’energia delle biomasse (combustione, processo di digestione anaerobica, etc.).
- Tipologia di energia che si intende ricavare (calore, energia elettrica, o carburante prodotto con elementi vegetali).
Ad ogni modo, possiamo riportare dei valori che stimino la reale resa energetica per m2 di terreno coltivato. L’energia si misura in joule (J). Per definizione 1 J corrisponde al lavoro svolto per fornire la potenza di 1 watt (W) in un secondo di tempo. La resa energetica viene quindi espresso in lavoro, o forza, che si misura in watt (W).
La FAO (Organizzazione per l’alimentazione e l’agricoltura delle Nazioni Unite) stima che la resa in termini di energia delle biomasse delle attività agricole e forestali varia da 0,02 a 0,7 W / m2.
Per tradurre questi dati con termini più tangibili:
- Frumento 0,08 W / m2
- Canna da zucchero 0,50 W / m2
- Semi di soia 0,06 W / m2
- Olio di palma 0,65 W / m2
- Colza 0,12 W / m2
Vantaggi e svantaggi dell’energia delle biomasse
L’uso delle biomasse a fini energetici non è una prerogativa esclusiva dei Paesi in via di sviluppo.
Anche I Paesi industrializzati, infatti, hanno iniziato ad aumentare la produzione di biomasse combustibili per ricavarne energia elettrica. Questo al fine di ridurre le emissioni di anidride carbonica e di gas serra dovute all’uso di combustibili fossili.
L’energia delle biomasse è veramente buona per il nostro Pianeta?
Vantaggi nell’utilizzo di biomasse
- Sono sempre disponibili
- Permettono di riciclare i rifiuti urbani, industriali, prevenienti dagli allevamenti e dalle attività agricole
- Rilasciano minori quantità di azoto, anidride carbonica e gas serra rispetto ai combustibili fossili
- È possibile produrre energia delle biomasse in ambito domestico (stufa a legna).
Svantaggi nell’utilizzo di biomasse
I principali svantaggi nell’utilizzo di biomasse sono relativi gli effetti negativi che la loro produzione ha sull’ambiente. Molti ricercatori, infatti, affermano che sostituire interamente i combustibili fossili con biomasse combustibili potrebbe causare effetti negativi per l’ambiente.
Come possono le biomasse avere effetti negativi per l’ambiente?
- Riduce la biodiversità
Le foreste sono ecosistemi complessi, che ospitano una moltitudine di organismi di origine biologica. Abbattere gli alberi per ricavarne legna da ardere danneggia gli equilibri che regolano gli ecosistemi. Utilizzare le foreste come fonte di materiali organici da inserire nel processo di produzione di energia non è buono per l’ambiente.
- Sfruttamento del suolo
L’aumento della richiesta di biomasse combustibili renderebbe necessario allestire grandi aree per le attività agricole finalizzate alla produzione di biomassa. A questo segue un aumento della richiesta di risorse idriche e dello sfruttamento del suolo.
- Inquinamento idrico
Le attività agricole intensive finalizzate alla produzione di biomassa non potrebbero fare a meno di fare uso (e abuso) di fertilizzanti e pesticidi, con grosso impatto sull’ambiente in termini di inquinamento idro-geologico.
- Inquinamento atmosferico
In primo luogo, la combustione dei materiali organici genera anidride carbonica e altri gas inquinanti. Inoltre, bisogna considerare l’importanza delle piante per garantire la salubrità dell’aria. Abbattendole per produrre energia elettrica, o alter forme di energia, non possono più ripulire l’aria dall’anidride carbonica e dai gas serra.
Cibo vs carburante
Si sono sviluppate molte attività agricole col fine di ottenere energia delle biomasse. Tra le principali troviamo le coltivazioni di mais, soia, canna da zucchero, barbabietola e molte altre. Per poter essere coltivate queste necessitano di grandi quantità di terreno e di acqua.
Ottenere carburante prodotto con elementi vegetali sottrae risorse (acqua e suolo) alla produzione di generi alimentari.
Le biomasse sono una forma di energia rinnovabile?
Rispetto ai combustibili fossili, le biomasse hanno il vantaggio di essere inesauribili. Tuttavia, il parere dei ricercatori riguardo alle biomasse combustibili come forma di energia rinnovabile è controverso. Non tutti I tipi di combustibili sono uguali.
A causa dell’impatto ambientale che hanno le coltivazioni e la combustione dei materiali organici, la biomassa non è sempre considerate una forma di energia rinnovabile. Si considera tale solamente quando I materiali organici sono provenienti da attività agricole sostenibili, che agiscono nel rispetto dell’ambiente e degli ecosistemi.
Biomasse in Italia: stato attuale e prospettive
Negli ultimi anni il settore dell’energia delle biomasse sta ritornando popolare anche in Italia. Utilizzare materiali organici come fonte di energia elettrica consente di ridurre positivamente le emissioni nocive di anidride carbonica e gas a effetto serra. Come reagiscono gli italiani?
Nel nostro Paese, ad oggi, sono circa 6 milioni le persone che utilizzano legna da ardere per il riscaldamento domestico. L’Italia, insieme a Francia, Germania, Spagna e Romania, rientra tra I Paesi Europei con il più alto potenziale bioenergetico misurato nel 2020.
È proprio il nostro Paese, inoltre, a vantare del primo impianto di fermentazione delle biomasse zuccherine installato a fini energetici.
Progresso scientifico
La ricerca scientifica sta progredendo per migliorare il settore delle biomasse combustibili. L’obiettivo dei ricercatori è quello di sostituire completamente l’utilizzo di combustibili fossili con materiali organici di origine biologica ed idrocarburi sintetici.
I principali studi in corso riguardano:
- La produzione di biomasse a fini energetici a partire dalle alghe.
- La produzione sostenibile di idrocarburi sintetici.
Biomassa in video
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La Dott.ssa Dovicchi Jessica è laureata in Scienze della Nutrizione Umana. Attualmente è insegnante di supplenza presso una scuola secondaria di primo grado e sta studiando per ottenere il ruolo. Nel frattempo, collabora con vari siti web scrivendo soprattutto di ecologia, alimentazione, salute e benessere.
