Le biomasse legnose per uso energetico, una opportunità per gli ambiti montani - parte prima -
Alessandro Guercio
Dipartimento di Ingegneria Meccanica
Università degli Studi di Trieste
Nicola Colonna
ENEA – Centro Ricerche “Casaccia” unità BIOTC – DES
L'impiego delle biomasse a fini energetici non è certo cosa recente, il loro utilizzo ha permesso l’evoluzione dell'uomo fino alla rivoluzione industriale. La legna da ardere è stata l'unico combustibile a disposizione degli esseri umani fino ad allora e, anche dopo l'inizio dell'era industriale, nonostante l 'utilizzo sempre maggiore di carbone fossile e prodotti petroliferi, si è continuato a impiegare la legna per cucinare e riscaldare le abitazioni, soprattutto in ambiti montani, coperti da grandi aree boscate, con elevata disponibilità della risorsa.
Oggi tale uso è molto ridotto e anche nelle nostre montagne l'impiego dei combustibili fossili è ormai comune, ma la disponibilità e maturità delle moderne tecnologie e una nuova consapevolezza ambientale spingono a rivalutare e a riutilizzare le biomasse legnose.
Tra tutte le fonti rinnovabili di energia, le biomasse sono quelle più simili alle fonti fossili. Si presentano come combustibili solidi (legna, cippato, pellet), liquidi (biodiesel, bioetanolo) e gassosi (biogas, gasogeno da legna). Possono essere utilizzate in tutti i dispositivi energetici progettati per combustibili fossili, anche se sono necessari alcuni accorgimenti per ottimizzare i processi di combustione, poiché le biomasse hanno una densità energetica inferiore ai combustibili fossili.
Perché utilizzare le biomasse? Perché gli impianti alimentati a biomasse sono considerati alla pari di impianti, quali i generatori eolici o fotovoltaici, che non utilizzando alcun tipo di combustili e non emettono fumi inquinanti?
La risposta risiede nelle specificità delle biomasse e nelle modalità di utilizzo. L'espressione "fonti alternative", usata fino a qualche anno fa, ha lasciato oggi il posto al termine "fonti rinnovabili", e le biomasse sono a pieno titolo una fonte energetica rinnovabile in quanto si rigenerano continuamente grazie al processo di fotosintesi che consente agli organismi vegetali di trasformare l'energia del sole in energia chimica per la propria crescita. La rinnovabilità è quindi intrinseca alle biomasse ma questa si realizza nel tempo e quindi lo sfruttamento delle biomasse non deve superare la capacità di rigenerazione delle stesse pena il prodursi di un danno ambientale.
In relazione agli obiettivi imposti dall'entrata in vigore del Protocollo di Kyoto utilizzare le biomasse ad un "ritmo" sostenibile non comporta alcun incremento netto della CO2 in atmosfera.
La quantità di anidride carbonica emessa nel processo di combustione è uguale a quella sottratta all'atmosfera durante il processo di crescita della pianta tramite la fotosintesi clorofilliana. Teoricamente è sufficiente quindi utilizzare tanta biomassa quanta la natura riesce a rigenerarne per non causare ulteriori incrementi di CO2 in atmosfera.
Nella realtà si deve considerare l 'intero ciclo di vita della biomassa che comprende fasi, quali la coltivazione, la raccolta e il trasporto, che generano un consumo di combustibili fossili e quindi emissioni nette di biossido di carbonio; il bilancio complessivo è comunque positivo e le emissioni di CO2 causate dalla produzione di biomasse sono, a determinate condizioni, trascurabili rispetto ai benefici.
Utilizzare le biomasse in luogo delle fonti fossili offre quindi un sicuro vantaggio dal punto di vista dell'emissione dei gas climalteranti. Ma l'utilizzo delle biomasse comporta anche una serie di vantaggi indiretti. Primo tra tutti l'opportunità di sviluppo locale che la filiera legno energia può dare alla montagna italiana.
Dal punto di vista impiantistico le tecnologie hanno raggiunto la piena maturità. Alle tradizionali stufe a legna si affiancano nuove caldaie con migliorato controllo della combustione, siano esse a fiamma inversa o convenzionali. In questo caso i costi di installazione sono maggiori, ma il consumo della legna può essere ridotto anche del 60%. Le caldaie a pellet, che hanno efficienze ancora maggiori, sono dotate di sistemi di caricamento automatico che le rendono simili, nella gestione, alle caldaie convenzionali a gasolio o metano.
Per quanto riguarda i grandi impianti, eventualmente collegati a piccole reti di teleriscaldamento, le caldaie a cippato disponibili sul mercato uniscono elevate efficienze e completa automazione.
Per contesti particolari, con adeguata richiesta termica ed elettrica, sono disponibili anche impianti cogenerativi di moderna tecnologia totalmente alimentati con biomassa.
I costi di installazione sono più elevati rispetto ai sistemi convenzionali ma il risparmio in spese di combustibile ripaga l'investimento in periodi inferiori alla vita utile dello stesso impianto. L'impianto quindi è sostenibile sia dal punto di vista ambientale che dal punto di vista economico. In ambito montano, dove la risorsa legna è abbondante e le spese di trasporto della stessa sono minime, sarebbe auspicabile lo sviluppo di nuove filiere legno-energia,rivalutando i millenario rapporto con questo pregiato combustibile attraverso le nuove tecnologie ora disponibili.
Naturalmente il ruolo chiave per lo sviluppo di tale filiera lo ricoprono gli enti locali; essi infatti possono funzionare da catalizzatori per l'attivazione di una filiera legno-energia aiutando a superare gli ostacoli dovuti alla frammentazione delle proprietà forestali, alle pratiche autorizzative e alla consuetudine che porta a una incentivazione e diffusione capillare della rete metanifera.
I combustibili fossili sono a momento insostituibili in molte contesti, quali gli ambiti urbani nei quali l'approvvigionamento di biomassa comporta seppure piccoli impatti legati al trasporto della stessa. Ma in ambito montano le nuove tecnologie di utilizzo delle biomasse possono egregiamente sostituire le fonti fossili.
La tipologia di biomassa più diffusa in ambito montano è sicuramente la biomassa lignocellulosica, prevalentemente legna da ardere e scarti delle utilizzazioni forestali. La provenienza della legna è quasi esclusivamente di origine boschiva, con eventuali apporti dall'industria del legno e dagli scarti di origine agricola.
Stimare, in un dato territorio, la disponibilità di legna di origine forestale in quanto risorsa energetica è un processo complesso, in cui entrano in gioco diversi parametri di tipo economico e tecnico, ma è necessario per impostare politiche di sviluppo energetico locali basate sulle risorse effettivamente presenti nel territorio.
La presenza di una elevata copertura boschiva in una data area non garantisce di per sé la disponibilità di elevate quantità di biomasse utilizzabili. Per stimare la disponibilità effettiva è necessario considerare molti fattori tra i quali la frammentazione delle proprietà, la vincolistica,l'accessibilità tecnica ed economica della risorsa e a posizione della stessa rispetto ai bacini di utenza. La biomassa per uso energetico si presenta comunemente nelle seguenti forme:
Legna in pezzi
Al consumo la legna in pezzi arriva abitualmente con umidità compresa tra il 30 e il 50%, e con un potere calorifero inferiore mediamente di 2,5-3,5 kWh/kg. Il costo di acquisto al dettaglio varia in funzione della distanza dal luogo di produzione, ma è normalmente compreso tra 0,07 e 0,1 3 €/kg.
Il cippato di legno si ottiene dalla sminuzzatura di biomassa ignocellulosica di varia pezzatura e origine, dai tronchetti interi alle ramaglie, agli scarti di potatura o dell'industria del legno.
Come conseguenza il combustibile così ottenuto ha un contenuto estremamente eterogeneo di essenze legnose. Il cippato di legno, paragonato ad altri combustibili legnosi, ha una densità gravimetrica relativamente bassa, normalmente non supera i 250 kg per m3.
Rispetto alla legna in pezzi il cippato di legno offre innumerevoli vantaggi di tipo economico e gestionale, quale il ridotto prezzo di acquisto, compreso tra 0,04 e 0,10 €/kg, la facilità di caricamento grazie a sistemi automatizzati, ma anche alcuni svantaggi quale la scarsa densità energetica volumetrica e i conseguenti elevati volumi di stoccaggio.
Il pellet è un combustibile formato da piccoli corpi di forma cilindrica ricavati dalla sminuzzatura del legno, poi asciugato fino a quasi farlo diventare anidro e quindi ricompattato con trattamento meccanico.
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