Nel mondo delle rinnovabili l’utilizzo sostenibile di biomasse residuali per la produzione di energia, in particolare attraverso processi di gassificazione, rappresenta un’importante opportunità per il raggiungimento degli obiettivi europei di decarbonizzazione e di sviluppo sostenibile. La gassificazione infatti, pur essendo una tecnologia meno nota e diffusa rispetto a quelle basate sulla fonte solare, eolica o idroelettrica, offre la possibilità di generare più forme di energia, bilanciando l’intermittenza caratteristica della generazione elettrica da fotovoltaico ed eolico.

LA GASSIFICAZIONE

Se cerchiamo sul dizionario la parola gassificazione, la sua definizione è la seguente:

“processo mediante il quale un combustibile, solido o liquido, viene trasformato in una miscela gassosa utilizzabile come combustibile o per sintesi chimiche.”

Andando più nello specifico, la gassificazione è un processo di degradazione termochimica che avviene ad elevata temperatura (800-1000 °C) in un ambiente in cui in la quantità di ossigeno è inferiore a quella necessaria per una combustione completa. In queste condizioni è possibile trasformare un combustibile solido in un gas di sintesi (syngas) dotato di un determinato contenuto energetico. Il syngas, non avendo subito alcuna combustione, mantiene le proprietà energetiche del combustibile originario; nel caso in cui esso abbia un’origine biologica, come le biomasse, possiamo parlare più appropriatamente di bio-Syngas.

Il processo di gassificazione è composto da diverse fasi, che portano alla trasformazione del materiale carbonioso in syngas:

  • Essiccamento: evaporazione dell’acqua contenuta nella biomassa.
  • Pirolisi: il materiale viene convertito in gas, vapor d’acqua (H2O), liquidi organici (TAR), char.
  • Combustione: ossidazione del char a CO e CO2.
  • Riduzione: formazione di gas combustibili quali CO e H2.

GASSIFICAZIONE VS COMBUSTIONE

Tra le fasi che compongono il processo di gassificazione, è presente anche una fase di combustione. Si tratta solamente di uno step intermedio, necessario a rilasciare il calore richiesto dalle altre reazioni chimiche per avviare il processo di generazione del syngas. Dunque, la combustione in esame è molto diversa rispetto a quella che, nell’immaginario collettivo, è sinonimo di qualcosa che brucia e lascia residui inquinanti come emissioni e scorie.

La gassificazione, infatti, risulta essere un processo più pulito rispetto alla combustione: a causa del ridotto apporto di ossigeno, la combustione è limitata alla generazione del calore necessario al sostentamento del processo ed alla produzione di syngas, e non c’è emissione diretta di particolato e di altri agenti inquinanti, ad esempio ossidi di azoto (NOx) e ossidi di zolfo (SOx).

Inoltre, la gassificazione risulta essere più efficiente della combustione in termini di conversione tra energia primaria, contenuta nella biomassa, ed energia disponibile a fine processo. In un processo di combustione, infatti, l’energia viene prima trasformata in calore e poi in energia elettrica ed eventualmente anche termica, con una notevole dispersione nella prima fase. La gassificazione permette di ridurre la dispersione di energia termica e di ottenere un rapporto di conversione complessivamente più efficiente, seppur con processi meno tecnologicamente consolidati. RESET, in linea con la sua missione di sostenibilità ambientale e di innovazione tecnologica, ha scelto la gassificazione per gli impianti SyngaSmart, progettando un reattore originale e sviluppando un sistema tecnologico in grado di recuperare la quasi totalità dell’energia introdotta con la biomassa.

GLI IMPIANTI A BIOMASSA

Gli impianti a biomassa trasformano il contenuto energetico della biomassa in altre forme di energia come il calore, nel caso della combustione, o altri vettori energetici:

  • Syngas negli impianti di gassificazione;
  • Biogas o biometano dalla digestione anaerobica;
  • Bioliquidi o bio-oli da impianti di pirolisi;
  • Carbone o altri combustibili solidi da processi di torrefazione o carbonizzazione.

SyngaSmart è una tecnologia brevettata per la micro cogenerazione da biomasse. È basata su un originale processo di gassificazione downdraft a letto fisso, in grado di trasformare la biomassa prima in bio-syngas, e poi in energia elettrica e termica attraverso un normale motore. Unico sottoprodotto degli impianti SyngaSmart è il biochar, il cui valore come ammendante e strumento di sequestro del carbonio è ormai riconosciuto a livello internazionale.

QUALI BIOMASSE POSSONO ESSERE VALORIZZATE DAGLI IMPIANTI SYNGASMART ?

Gli impianti SyngaSmart sono stati inizialmente progettati per esser alimentati da biomasse legnose, ovvero cippato di legna vergine. Nel tempo, il team di R&D di RESET ha voluto spingersi verso la sperimentazione nell’utilizzo di biomasse meno ‘nobili’, a partire dalla legna di scarto (ad esempio le biomasse spiaggiate tipiche dei corpi idrici, o i pallet destinati alla discarica) fino ad arrivare ai rifiuti organici ed ai fanghi di depurazione, verificandone e misurandone l’utilizzabilità.

L’applicazione della tecnologia SyngaSmart in contesti in cui questo tipo di biomasse sono presenti, permette l’adozione di una soluzione alternativa allo smaltimento in discarica o all’incenerimento, realizzando un virtuoso processo di economia circolare che permette di ridurre notevolmente anche gli impatti ambientali legati al trasporto, oltre ad offrire un’opportunità di generare ritorni economici.

Attualmente, è possibile valorizzare biomasse quali:

  • Cippato e bricchetti di legno;
  • Sfalci, potature, tralci e ramaglie tritate e bricchettate;
  • Gusci che residuano dalla lavorazione di mandorle, noci, nocciole, cocco, caffè…
  • Scarti dell’industria agroalimentare, compost fuori specifica, rifiuti organici, digestato e fanghi di depurazione, attraverso un adeguato processo di pretrattamento.

Cippato di legno

Bricchetti potature

Gusci di mandorle

Bricchetti fanghi industriali

QUALI SONO I VANTAGGI E I BENEFICI DI SYNGASMART?

Attraverso l’utilizzo della tecnologia SyngaSmart è possibile quindi valorizzare biomasse di vario genere, trasformando ciò che di solito rappresenta uno scarto, e quindi un costo di gestione, in un ricavo: da una parte riducendo i costi di smaltimento, dall’altra utilizzando la biomassa per produrre energia e calore per i propri fabbisogni.

Risultano evidenti i benefici ambientali associati a questa applicazione:

  • la mancata emissione di CO2 ed altri gas effetto serra, che normalmente si producono con la degradazione biologica della biomassa abbandonata all’aria aperta;
  • le mancate emissioni legate ai trasporti ed all’incenerimento;
  • lo stoccaggio della CO2 presente naturalmente nella biomassa, in una forma stabile e durevole: il biochar.

 

GLOSSARIO

Biochar: è un carbone vegetale ottenuto dalla conversione termochimica della biomassa in presenza di una piccola quota di ossigeno, ad una temperatura inferiore ai 700°C. A differenza del carbone, l’utilizzo principale del biochar è relativo al suo impiego come ammendante del suolo, con lo scopo di migliorarne le caratteristiche fisiche, chimiche, biologiche e meccaniche, contribuendo inoltre a ridurre le emissioni di CO2.

Biomassa: frazione biodegradabile dei prodotti rifiuti e residui di origine biologica provenienti dall’agricoltura (comprendente sostanze vegetali e animali), dalla silvicoltura e dalle industrie connesse, comprese la pesca e l’acquacoltura, nonché la parte biodegradabile dei rifiuti industriali e urbani. (Art. 2, Comma e, Direttiva Europea 2009/28/CE).

Cogenerazione: è la produzione combinata di energia meccanica (trasformabile in energia elettrica) ed energia termica, a partire da una singola fonte primaria. La cogenerazione è spesso indicata con l’acronimo CHP: Combined Heat and Power.

Digestato: residuo del processo di digestione anaerobica.

Digestione anaerobica: è un complesso processo biologico nel quale, in assenza di ossigeno, la sostanza organica viene trasformata in biogas grazie all’azione di diversi tipi di microrganismi specializzati.

Ossidazione: è un processo chimico che consiste nella combinazione di una sostanza con l’ossigeno. La respirazione è un tipico processo di ossidazione: l’ossigeno dell’atmosfera viene introdotto nel corpo e dopo aver raggiunto le varie cellule viene trasformato chimicamente per produrre energia.

Pirolisi: è un processo di decomposizione chimica di materiali organici, ottenuto mediante l’applicazione di calore e l’assenza di un agente ossidante (ossigeno, aria).