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BIOMASSA

LEONARDO SALVEMINI*
MAGDALENA KRASOWSKA**
KATJUSCIA APA***
 

Energia e ambiente

Che cos’è la biomassa ?
• Si definisce biomassa qualsiasi sostanza di matrice organica, vegetale o animale, destinata a fini energetici, e rappresenta una sofisticata forma di accumulo dell’energia solare.
La brevità del periodo di ripristino fa si che le biomasse rientrino tra le fonti energetiche rinnovabili, in quanto il tempo di sfruttamento della sostanza è paragonabile a quello di rigenerazione. Poiché nel concetto di rinnovabilità di una fonte energetica è insita anche la sostenibilità ambientale.

• Quando si bruciano le biomasse (ad esempio la legna), estraendone l’energia immagazzinata nei componenti chimici, l’ossigeno presente nell’atmosfera si combina con il carbonio delle piante e produce, tra l’altro, anidride carbonica, uno dei principali gas responsabile dell’effetto serra. Tuttavia, la stessa quantità di anidride carbonica viene assorbita dall’atmosfera durante la crescita delle biomasse. Il processo è ciclico.
La Biomassa utilizzabile ai fini energetici consiste in tutti quei materiali organici che possono essere utilizzati direttamente come combustibili ovvero trasformati in combustibili solidi, liquidi o gassosi.


• Sono quindi biomasse, oltre alle essenze coltivate espressamente per scopi energetici, tutti i prodotti delle coltivazioni agricole e della forestazione, compresi i residui delle lavorazioni agricole e della silvicoltura, gli scarti dei prodotti agro-alimentari destinati all’alimentazione umana o alla zootecnia, i residui non trattati chimicamente, dell’industria della lavorazione del legno e della carta, tutti i prodotti organici derivanti dall’attività biologica degli animali e dell’uomo, come quelli contenuti nei rifiuti urbani (la “frazione organica” dei Rifiuti).


Valorizzazione delle biomasse
• Uso energetico ed impatto ambientale
• La valorizzazione delle biomasse, quando è inserita e organizzata in un contesto di filiera ed efficiente valorizzazione di tutte le sue componenti, consente notevoli benefici di tipo ambientale e socio economico sia a livello locale e territoriale che planetario. Ad esempio, l’uso energetico delle biomasse vegetali è considerato uno dei più efficienti sistemi per ridurre le emissioni di gas serra (come previsto dagli accordi di Kyoto del 1998), in quanto la CO2 emessa durante la produzione di energia dalle biomasse è pari a quella assorbita durante la crescita delle piante, mentre i combustibili fossili utilizzati emettono CO2 che si accumula nell’ambiente.

• Un altro importante contributo allo sviluppo sostenibile può derivare da un incremento dell’uso del legno e derivati in sostituzione di altri materiali il cui impiego risulti più “costoso” sia da un punto di vista energetico che ambientale, sfruttandone il ruolo di “sequestratore” di CO2 e la sua versatilità come materia prima; il tutto in un contesto di salvaguardia e miglioramento del sistema forestale

I molteplici impieghi delle biomasse
La materia organica fotosintetica, opportunamente trasformata, può avere molteplici impieghi:

• Biomateriali per l'industria edilizia ed abitativa e per la produzione di compositi;
• Fibre tessili;
• Cellulosa, carta ed assimilati;
• Fertilizzanti o ammendanti per i terreni agrari; ;
• Prodotti per l'industria (lubrificanti, solventi, plastiche biodegradabili, additivi vari, ecc.);
• Conversione in energia termica e/o elettrica e produzione di biocombustibili solidi (es. pellets) o liquidi (es. biodiesel, bioetanolo, ecc.).



Tipologie di biomassa
Colture dedicate: arboree (es. essenze legnose usate in cicli forestali a turno breve), arbustive (es. ginestra), erbacee (es. sorgo zuccherino);
• Materiale derivante dalle diverse fasi produttive e distributive del sistema foresta - legno;
• Residui e scarti della produzione agricola e zootecnica, della lavorazione agro-industriale, della commercializzazione dei prodotti;
• Frazioni organiche (umida e secca) dei rifiuti civili ed industriali.



La conversione in energia
• Le tecnologie per ottenere energia dai vari tipi di biomasse sono naturalmente diversi e diversi sono anche i prodotti energetici che si ottengono. Ad esempio, se un materiale ha molto carbonio (C) e poca acqua (H2O), è adatto per essere bruciato per ottenere calore o elettricità; se, viceversa, ha molto azoto (N) ed è molto umido, può essere sottoposto ad un processo biochimico che trasforma le molecole organiche in metano ed anidride carbonica. Infine, combustibili liquidi adatti ad essere utilizzati nei motori a benzina o diesel possono essere ottenuti a partire da particolari specie vegetali.


Tipici processi di conversione di biomasse in energia

• In sintesi, i processi di conversione in energia delle biomasse possono essere ricondotti a due grandi categorie:processi termochimici e processi biochimici:
• Processi termochimici
• I processi di conversione termochimica sono basati sull'azione del calore che permette le reazioni chimiche necessarie a trasformare la materia in energia e sono utilizzabili per i prodotti ed i residui cellulosici e legnosi in cui il rapporto C/N abbia valori superiori a 30 ed il contenuto di umidità non superi il 30%. Le biomasse più adatte a subire processi di conversione termochimica sono la legna e tutti i suoi derivati (segatura, trucioli, ecc.), i più comuni sottoprodotti colturali di tipo ligno-cellulosico (paglia di cereali, residui di potatura della vite e dei fruttiferi, ecc.) e taluni scarti di lavorazione (lolla, pula, gusci, noccioli, ecc.).

Processi biochimici : I processi di conversione biochimica permettono di ricavare energia per reazione chimica dovuta al contributo di enzimi, funghi e micro-organismi, che si formano nella biomassa sotto particolari condizioni, e vengono impiegati per quelle biomasse in cui il rapporto C/N sia inferiore a 30 e l'umidità alla raccolta superiore al 30%.

Risultano idonei alla conversione biochimica le colture acquatiche, alcuni sottoprodotti colturali (foglie e steli di barbabietola, ortive, patata, ecc.), i reflui zootecnici e alcuni scarti di lavorazione (borlande, acqua di vegetazione, ecc.), nonché alcune tipologie di reflui urbani ed industriali.


Biodiesel
• Il biodiesel è fonte di energia rinnovabile ottenuta dagli oli vegetali di colza e girasole, con proprietà e prestazioni simili a quelle del gasolio minerale. Caratteristiche distintive sono l’assenza di zolfo, di composti aromatici, la riduzione del particolato fine (PM10) e, infine, la riduzione dei gas a effetto serra, quantificabile nel risparmio di 2,5 tonnellate di anidride carbonica per ogni tonnellata di gasolio sostituita. Il biodiesel presenta inoltre elevata biodegradabilità.

Bioetanolo
• L'etanolo può essere prodotto per via chimica con sintesi a partire da fonte fossile o per via fermentativa a partire da biomasse. Questa seconda via porta alla produzione del cosiddetto bioetanolo.
• Le materie prime per la produzione di etanolo possono essere racchiuse nelle seguenti classi:

• Residui di coltivazioni agricole;
• Residui di coltivazioni forestali;
• Eccedenze agricole temporanee ed occasionali;
• Residui di lavorazione delle industrie agrarie e agro - alimentari;
• Coltivazioni ad hoc;
• Rifiuti urbani.



Biogas (digestione anaerobica)
• La digestione anaerobica è un processo biologico complesso attraverso il quale, in assenza di ossigeno, la sostanza organica viene trasformata in biogas o gas biologico, costituito principalmente da metano e anidride carbonica.
• La percentuale di metano nel biogas varia a seconda del tipo di sostanza organica alimentata e dalle condizioni di processo, da un minimo del 50% fino all'80% circa. Poiché la digestione anaerobica può essere considerata anche come un processo di trattamento di inquinanti, le condizioni del processo possono essere scelte per realizzare la massima resa di depurazione o la massima resa di prodotti energetici.

• Si tratta di un processo integrato, che presenta una serie di vantaggi di tipo energetico, ambientale ed agricolo così riassumibili (vedi schema a blocchi):

• produzione di energia da fonte rinnovabile; - miglioramento dell'economia delle aziende zootecniche e/o agricole;
• minori emissioni di gas-serra; - migliore qualità dei fertilizzanti prodotti;
• riciclaggio economico dei rifiuti, con ricaduta positiva sull'impatto ambientale;
• minore inquinamento da odori e ridotta presenza di insetti; - miglioramento delle condizioni igienico-sanitarie dell'azienda.


La nozione di biomasse nella normativa italiana
• La definizione di biomasse nella normativa italiana appare abbastanza confusa. Le diverse fonti legislative ed istituzionali la definiscono in maniera diversa e, spesso, contraddittoria. Di seguito si riporta un'analisi dei principali documenti disponibili nei quali compare una definizione di biomassa.

• 1) secondo la Proposta di Direttiva del Parlamento Europeo e del Consiglio del 10 maggio 2000 sulla promozione dell'energia elettrica prodotta da fonti energetiche rinnovabili nel mercato interno dell'elettricità
• La Direttiva, all'art.2, comma 1, definisce biomasse: scarti vegetali provenienti dall'agricoltura, dalla silvicoltura e dall'industria alimentare nonchè cascami di legno non trattati e cascami di sughero.
• 2) Decisione della Commissione 2001/C 37/03, “Disciplina comunitaria degli aiuti di Stato per la tutela dell’ambiente” (GUCE C 37 del 3.2.2001)
• Tra le definizioni di fonti di energia rinnovabili vengono menzionate anche le biomasse (paragrafo B.6):
• “... e della biomassa nelle sue diverse forme (prodotti dell’agricoltura e della silvicoltura, scarti vegetali provenienti dall’agricoltura, dalla silvicoltura e dall’industria alimentare, non chè cascami di legno e di sughero non trattati)”

• 3) Posizione Comune (CE) n.18/2001 definita dal Consiglio il 23 marzo 2001 in vista dell’adozione della direttiva del Parlamento Europeo e del Consiglio sulla promozione dell'energia elettrica prodotta da fonti energetiche rinnovabili nel mercato interno dell'elettricità
• All’articolo 2, lettera b), le biomasse vengono così definite:
• “la parte biodegradabile dei prodotti, rifiuti e residui provenienti dall’agricoltura (comprendente sostanze vegetali ed animali) e dalla silvicoltura e dalle industrie connesse, nonchè la parte biodegradabile dei rifiuti industriali ed urbani”.
• La definizione di biomasse risulta qui più ampia perchè anche i rifiuti possono essere utilizzati come fonti energetiche purchè gli Stati membri rispettino la normativa comunitaria vigente in materia di gestione dei rifiuti.

• 4) L’aricolo 3, comma 1, punto n) afferma che negli impianti di combustione per uso industriale è consentito l'uso, come combustibile, delle biomasse come individuate nell'Allegato III del decreto stesso.
• Allegato III Col termine biomasse vengono individuate le seguenti tipologie di sostanze:
• a) materiale vegetale prodotto da coltivazioni dedicate
• b) materiale vegetale prodotto da trattamento esclusivamente meccanico di coltivazioni agricole non dedicate
• c) materiale vegetale prodotto da interventi selvicolturali, da manutenzioni forestali e da potatura;
• d) materiale vegetale prodotto dalla lavorazione esclusivamente meccanica di legno vergine e costituito da cortecce, segatura, trucioli, chips, refili e tondelli di legno vergine, granulati e cascami di legno vergine, granulati e cascami di sughero vergine, tondelli non contaminati da inquinanti, aventi le caratteristiche previste per la commercializzazione e l'impiego;
• e) materiale vegetale prodotto dalla lavorazione esclusivamente meccanica di prodotti agricoli, avente le caratteristiche previste per la commercializzazione e l'impiego.
• L'Allegato specifica anche che la conversione energetica di tali biomasse può essere effettuata attraverso la combustione diretta, ovvero previa pirolisi o gassificazione.
•


La nozione di biomassa nella normativa polacca

 Con Il Decreto del Ministero del Mercato e del Lavoro del 09/12/2004 biomassa viene definita come le sostanze solidi, liqidi o gassosi di matrice vegetale o animale che sono rinnovabili o biodegradabili e provengono dai prodotti, rifiuti o resti della produzione agricolturale o selvocolturale, o dall'industria di trasformazione di loro prodotti, e tutto il resto dei rifiuti biodegradabili ( Dz.U.Nr 267, poz.2656).


L'uso della energia dei fonti rinnovabili:
• Lo sviluppo della energia basata sull’ uso della energia dai fonti rinnovabili ( in polacco: OZE) e' uno delle priorita' per la politica energetica nazionale della Polonia. Lo scopo fondamentale e' l'aumento della percentuale dell’ energia delle fonti rinnovabili nel bilancio nazionale dell'energia, 7,5% fino al 2010 e 14% fino al 2020 ( circa 5% nel 2005 )
( la legge del 13/10/2006)

• La Polonia dovrebbe anche raggiungere gli scopi comunitari indicati nella direttiva 2003/30/CE cioe': l'uso del biodiesel nel settore dei combustibili liquidi (5,75%) e nella direttiva del 2001/77/CE che afferma che la percentuale della energia elettrica dai fonti rinnovabili deve superare 5,75% nel 2010.
• La Polonia segue questi scopi con la legge interna del Parlamento 23/08/2001 “ Strategia dello sviluppo dell'energia rinnovabile”
• Negli ultimi anni e' stato introdotto uno strumento finanziario che sostiene lo sviluppo dei fonti rinnovabili, come per esempio le sovvenzioni di costi d'investimento, agevolazioni fiscali ecc.

• La quantita' della energia provieniente dalla agricoltura dipende dalla qualita' del suolo e dei costi di trassporto della biomasa. Si estima che aggira da 2 a 4 TWh/anno ( terrawatora), insieme con la produzione selvocolturale circa 5 TWh/ anno.

• Il Consiglio dei ministri della Polonia il 16/08/2005 ha approvato un documento nel quale si prevede che nel 2010 l'energia elettrica prodotta dalle biomasse aggira 4% del fabbisogno di tutta l'energia nazionale.


BIOMASSE: “ALCUNI PROGETTI MINACCIANO LA SALVAGUARDIA DELL’AMBIENTE”. BIRDLIFE INTERNATIONAL E WWF COMMENTANO IL PIANO DI AZIONE DELL’UNIONE EUROPEA
• La bioenergia, ossia l’energia generata dalla biomassa rinnovabile (piante viventi e componenti della pianta), è stata definita come una delle armi chiave nella battaglia contro il riscaldamento del pianeta. Tuttavia, in occasione della pubblicazione del Piano di Azione della Biomassa da parte della Commissione Europea, BirdLife ha avvertito la UE che sarebbe opportuno mettere in atto delle severe misure di salvaguardia dell’ambiente. Se ciò non avvenisse, le riduzioni delle emissioni di gas sarebbero irrilevanti e, di contro, si avrebbero dei gravi impatti sull’ambiente.


• BirdLife, insieme a WWF, Greenpeace e l’European Environmental Bureau, pensano che la bioenergia potrebbe divenire la sorgente chiave dell’energia del futuro, e invitano l’Unione Europea ad incrementarne il suo utilizzo. Ad ogni modo, ci sono delle serie preoccupazioni che il Piano di Azioni della Biomassa dell’Unione Europea non possa garantire adeguate misure di sicurezza ambientali e sociali.
Queste misure dovrebbero essere applicate sia alla bioenergia importata che a quella prodotta in Europa, includendo controlli sul bilancio di gas ad effetto serra sui raccolti. A causa del loro alto livello di input durante le fasi di coltivazione e di trasformazione, indubbiamente certi sistemi di produzione della biomassa risultano avere livelli di emissione di gas ad effetto serra che non sono poi tanto più bassi rispetto a quelli causati dai combustibili fossili.


• Inoltre, l’impatto della produzione di biomassa sulla biodiversità, acqua e terra deve essere presa in considerazione. Questo è anche il maggior problema dei tropici, dove milioni di ettari di foresta sono già stati convertiti in soia, canna da zucchero e piantagioni di palma da olio.
Così come le preoccupazioni riguardo il trascurabile impatto dell’emissione di gas ad effetto serra, ci sono ovvie maggiori preoccupazioni sulla potenziale e crescente distruzione di habitat e biodiversità.
• “Se condotta in modo sostenibile, la bioenergia potrebbe aiutarci a ridurre l’emissione di gas e ripristinare terre degradate - ha detto Ariel Brunner, dell’Ufficio Agricoltura di BirdLife International – Tuttavia, una gestione poco attenta della produzione fa poco nel ridurre le emissioni e può avare un impatto devastante sull’ambiente”.



• “I progetti di piantagioni di biomassa realizzati su larga scala, come quello delle piantagioni di palma da olio in Kalimantan, Indonesia, implica la distruzione di vaste fasce di terreno della foresta pluviale. Questo non avrebbe effetto soltanto sui preziosi ecosistemi, ma i contributi al clima cambierebbero visto che la foresta pluviale è un importante riserva di carbone - ha dichiarato Jean-Philippe Denruyter, del WWF - Noi contiamo nell’UE affinché assicuri che simili progetti non vengano incoraggiati attraverso l’importazione di biocarburante nell’Unione Europea".


I PRO & I CONTRO dell’energia da biomassa:
• PRO:
• la biomassa è molto abbondante, si trova in quasi ogni parte della terra costituita da alghe, alberi e letame;
• è rinnovabile grazie alla possibilità di rimboschimento;
• è facilmente convertibile in combustibili ad alto potere energetico (alcool, gas);
• è economica;
• con la sua produzione si possono rigenerare terre desolate (aree disboscate);
• può sfruttare le zone inutilizzate dall’agricoltura e creare occupazione nelle comunità rurali;
• se prodotta da risorse rinnovabili, l’uso di energia da biomassa non provoca un aumento di livelli di CO2 poiché le piante la riassorbono durante la loro crescita (fotosintesi);
• produce pochissimo zolfo, riducendo così la produzione di piogge acide;


• CONTRO:
• la combustione della legna può essere pulita quanto altamente inquinante e per questo, per ottenere alta qualità e buon rendimento, è necessario l’utilizzo di tecnologie avanzate che ancora scarseggiano;
• carenza di una precisa programmazione, di una strategia nazionale e di un piano operativo di settore che si congiunga agli aspetti ambientali, agricoli, forestali, rurali e dei trasporti;
• non si conoscono i benefici diretti e indiretti che potrebbero riguardare l’intera popolazione;
• gli attuali strumenti di mercato sono inadeguati;
• troppa difficoltà nelle procedure autorizzate;
• l’opinione pubblica non è ancora informata correttamente;
• mancanza di strutture di collegamento tra ricerca, industria ed Amministrazioni pubbliche;