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Chapter 03-00 page 1

BISYPLAN Handbook Björn Zethræus

03-00: Biomassa per energia – Aspetti generali della filiera di approvvigionamento

Una delle principali differenze tra biomasse e materie prime fossili è il semplice fatto che la biomassa in tutta la catena di fornitura rimane biologicamente ed anche chimicamente attiva, mentre i combustibili fossili possono essere considerati biologicamente inerti. Questo comporterà dei rischi durante la movimentazione e lo stoccaggio e si manifesterà nella degradabilità della biomassa durante la conservazione a causa dell’attività biologica, mentre - al tempo stesso - le spore allergeniche possono accumularsi nel combustibile. L'attività biologica altera la composizione del materiale e avrà un'influenza sulla distribuzione dell'umidità nei cumuli di materiale. Se conservato in compartimenti chiusi l'attività biologica può esaurire l'ossigeno presente, causando un rischio acuto di soffocamento nei casi in cui si acceda al vano. I gas prodotti dal deterioramento possono anche essere velenosi come il monossido di carbonio o l’idrogeno solforato, o esplosivi come il metano. Infine, l'aumento di temperatura causato dalla attività biologica può anche innescare autocombustione. Il processo di autocombustione in cumuli di biomassa non è studiato in dettaglio, ma in generale si ritiene che le fasi iniziali siano dovuti all'attività biologica seguita e parzialmente accompagnata da reazioni chimiche esotermiche. Anche coi combustibili fossili c’è il rischio di autocombustione, specialmente nel caso di deposito di carbone, ma in questi casi la causa principale è dovuta piuttosto a reazioni chimiche che ad attività biologica. Analogamente, l'emanazione di gas tossici derivanti dallo stoccaggio di combustibili fossili è ritenuta essere il risultato di reazioni chimiche principalmente piuttosto che di attività biologica. La seconda differenza principale tra i combustibili fossili e la biomassa per energia è la concentrazione al punto di origine, il sito in cui viene ricavato. Per i combustibili fossili, il punto di estrazione è determinato esclusivamente dalla concentrazione, e dal semplice fatto che la concentrazione è sufficientemente elevata da rendere economicamente fattibile la produzione. Quindi, i combustibili fossili sono, per definizione, prodotti solo in loco, laddove si concentrano, ovvero in mare, in un deserto o dovunque essi siano. La produzione di biomassa a fini energetici è più complessa in quanto potrebbe essere - e oggi è spesso - parte di una politica locale o regionale. Così la produzione di biomassa per scopi energeticipuò essere parte di una politica sociale per l'abbattimento della disoccupazione in una zona rurale, può essere parte di un sistema per risolvere un grosso problema di gestione dei rifiuti in un'area urbana, può fornire un reddito supplementare per un proprietario forestale o può essere sovvenzionata per stimolare una trasformazione dell'agricoltura locale o regionale da un tipo di produzione in un altro. Attualmente, nei primi decenni del 2000, con rapida espansione della biomassa a fini energetici nei paesi e nelle aree in cui la grande produzione e uso di bioenergia non hanno tradizione, ci sono molti esempi in tutto il mondo nei quali la biomassa finalizzata alla produzione di energia è prodotta in modi non economici nel lungo periodo. Ci sono anche esempi in cui l’esigenza di una profittevole produzione di biocarburanti ha portato alla creazione di monocolture che potrebbe compromettere la diversità biologica, e potrebbero



quindi non essere ecologicamente sostenibile. Ci sono anche esempi in cui la coltivazione di colture energetiche ha sostituito la coltivazione di piante alimentari e / o fibra. Per riassumere, non capita necessariamente che la produzione di biomassa a fini energetici venga effettuata in totale consoderazione delle limitazioni descritte nel capitolo 02-00-02, ma in alcuni casi può essere impostata in aperta violazione delle condizioni naturali e in questi casi, di solito un comporta costo significativo. Tuttavia, la disponibilità di biomassa sarà sempre e in ultima analisi limitata dalla velocità di produzione biologica. Come si è visto nelle tabelle 02-00 4 e 5, per esempio, il tasso di crescita del bosco e delle colture è limitata da clima, suolo e una serie di altri fattori, e questo vale per tutti i tipi di biomassa - terrestre e marina allo stesso modo. Quindi, per raccogliere una determinata quantità di energia sotto forma di biomassa, c’è bisogno di una grande area per raccogliere una quantità simile di gas naturale da un pozzo di gas si può solo attendere una quantità sufficiente di gas senza muoversi . Come conseguenze di questo la distribuzione dei costi in tutta la catena di approvvigionamento sarà radicalmente diversa quando si confrontano biomassa rispetto ai combustibili fossili e questo sarà descritto in dettaglio nel capitolo 5.

03-00-01: Terminologia

Tra coloro che non si occupano professionalmente dei sistemi di bioenergia, la confusione con i termini fondamentali è all'ordine del giorno. Nel manuale, la terminologia sarà rigorosamente seguire la filiera di approvvigionamento, come indicato nella norma federale europeo EN 14588. La base di questo standard è descritto nel seguente schema

Biomassa Biocombustibili Solidi Liquidi Gassosi

Non combustibili

Bioenergia Elettricità Termico Raffrescamento Trasporti

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Figura 03-00 1: Terminologia secondo EN 14588



Ci sono definizioni rigorose per i termini nei documenti standard, ma in breve e per lo scopo di questo manuale saranno sufficienti quelle che seguono: Biomassa è una sostanza di origine biologica che non è stata convertita chimicamente e non è stato contaminato da eventuali additivi. Biocombustibile è una sostanza combustibile proveniente da biomasse. Il combustibile può aver subito una trasformazione chimica, come la gassificazione, la liquefazione, la torrefazione, la fermentazione, la digestione anaerobica o simili, oppure una trasformazione fisica come fresatura, cippatura, pellettizzazione, briquetting o simili, e può anche contenere additivi purché non aggiunto metalli pesanti o altre sostanze tossiche. La bioenergia è un vettore (commerciale) di energia proveniente dall'uso di biocombustibili. Il vettore energia può assumere forme diverse, quali latte di (bio-) metano e di (bio-) etanolo offerti nelle stazioni di servizio, corrente elettrica, calore in un sistema di teleriscaldamento, pellet di legno o simili. In senso stretto, l'energia infine distribuita non può essere prodotta poiché era contenuta nella biomassa originale, accumulata dalla fotosintesi come descritto in 01-00-02. Tuttavia, la produzione di energia è l’espressione comunemente utilizzato per questo manuale e viene utilizzata la seguente definizione: La produzione di energia è (l’inadeguato) termine usato per indicare i processi in cui l'energia contenuta in energia chimica latente del (bio-) combustibile viene estratta e convertita in un (commerciale) vettore di energia. Il procedimento più comune è di gran lunga la combustione, utilizzata con combustibili solidi, liquidi e gassosi, ma cataliticamente assistita; può anche essere usata l’ossidazione a bassa temperatura in celle a combustibile. Gli Impianti di termovalorizzazione sono quelli (industriali e commerciali) in cui avviene la produzione di energia. Gli impianti di energia possono essere centrali elettriche – se producono esclusivamente energia elettrica -, impianti di riscaldamento – se producono esclusivamente energia termica -, o produzione combinata di calore ed elettricità (centrali di cogenerazione). L'ultimo tipo di impianti può anche produrre il raffreddamento (trigenerazione). Ulteriori specificazioni e le descrizioni dei diversi processi verranno date nel capitolo 4. Per lo scopo di questo capitolo, l'impianto di energia è termine usato in modo inclusivo, compresi anche gli impianti di gassificazione, liquefazione o qualsiasi altro processo di trasformazione del combustibile. La filiera di approvvigionamento della biomassa avrà una notevole influenza sulle proprietà della biomassa finalmente consegnata. La differenza tra queste proprietà si basa su un livello intrinseco ed uno estrinseco: Proprietà intrinseche: il contenuto di acqua in una biomassa è il valore di equilibrio rispetto ad una certa temperatura e ad una certa umidità relativa. Allo stesso modo il tenore intrinseco di ceneri è il contenuto di minerali e nutrienti naturali. Quindi, una proprietà intrinseca può essere considerata come valore di riferimento per la biomassa in questione quando è pulito e in equilibrio con l’ambiente. Proprietà estrinseche: il contenuto estrinseco d'acqua in una biomassa è quello che considera quando è stata sottoposta a improvvise condizioni casuali come una pioggia. Allo stesso modo il contenuto estrinseco di ceneri è quella che viene misurato se la biomassa ha raccolto un sacco di polvere del terreno o della strada durante il trasporto. Quindi, una proprietà estrinseca



può essere considerata come valore rappresentativo del parametro specifico per la biomassa così come consegnata all’impianto energetico. La differenza tra valori estrinseci ed intrinseci di tenore di ceneri, contenuto idrico e contenuto energetico può essere vista come un eccesso di ogni misura di qualità della filiera di approvvigionamento. Lo scopo di questo capitolo è quello di delineare i sotto-processi che intervengono nella catena di biomassa grezza e solida fino a quando non viene consegnato ad un impianto dove sia trasformata in un nuovo tipo di combustibile o l'energia viene finalmente estratta. Per chiarire: si pensi come esempio al mais destinato alla produzione di etanolo. Allora questo capitolo discute solo la filiera di approvvigionamento del mais e non la distribuzione di etanolo, poiché quest'ultima è già una gestione matura, consolidata e pienamente commerciale.

03-00-02: Singole operazioni

Al momento della raccolta, la biomassa è solida, con contenuti di acqua e cenere e dimensioni delle particelle in parte a seconda della tecnica di prelievo, in parte della stagione e in parte dell'origine della biomassa. Una delle aprodi più estremi può essere rappresentato dalla raccolta di alghe e plancton per la produzione di bio-metano. La dimensione delle alghe e plancton può estendersi tipicamente da meno di un millimetro a qualche centimetro e il contenuto di acqua in genere ben superare il 90% in peso. Un altro estremo può essere rappresentata della paglia di grano, raccolta alcuni giorni dopo la trebbiatura, a condizione che il tempo sia stato asciutto. In certe condizioni, il contenuto di umidità può essere circa il tipico valore intrinseco, 15%, e il contenuto di ceneri il più basso ovvero circa il 4%. Come verrà chiarito nel capitolo quattro, il processo di estrazione di energia - che si tratti di combustione, di gassificazione, di conversione biochimica o qualsiasi altro processo - sarà progettata per funzionare correttamente solo con biomasse all'interno di intervalli di qualità. Infatti ci sono sempre dei limiti al contenuto in ceneri, alla qualità delle ceneri, al contenuto d'acqua, al contenuto energetico e alle dimensioni delle particelle, che devono essere rispettati per far funzionare correttamente il sistema, e la catena di fornitura deve essere tale da rispondere a queste esigenze.

03-00-02a: Singole operazioni – Raccolta

Dividendo la biomassa in quattro gruppi principali, i residui forestali e di abbattimento, i residui provenienti dall'agricoltura o dall'acquacoltura, residui da processi industriali e flussi di rifiuti della società, ci si accorge facilmente che le prime due frazioni hanno molte



proprietà in comune e così anche gli ultimi due. Per i primi due gruppi, la biomassa solido / carburante è un prodotto collaterale di una qualche produzione già in essere, e raccogliere in questi casi riguarda qualcosa che era (nel caso di paglia, per esempio ) o non era (nel caso in cui rami sottili in un sito di taglio, per esempio) precedentemente raccolti. Da un punto di vista logistico questo può quindi comportare un ulteriore operazione in loco e può comportare anche macchinari. In caso di una mietitrebbia la raccolta e la pressatura della paglia simultanea alla trebbiatura, e la vendita della paglia ad un impianto di energia, non provoca alcun costo aggiuntivo rispetto a qualsiasi altro tipo di utilizzo. Ci può essere un costo nascosto, però, perché l'agricoltore potrebbe dover sostituire la paglia con alcuni altri prodotti da acquistare per uso interno alla fattoria. In questo caso, la logistica aggiuntiva è sostanzialmente nulla - mentre c'è ancora un costo esterno che deve essere considerata in quanto il prodotto collaterale originariamente aveva un altro uso e l'utilizzo per combustibile è in competizione. In acquacoltura - così come per alcuni prodotti agricoli minori - l'uso competitivo può essere di grande importanza, come l'uso di alghe o di panelli pressati per i foraggi. Se ne fa menzione solo per sottlineare come per capire il costo reale del materiale raccolto si debba rendersi conto dei diversi usi alternativi. Impiegare un trattore portante per raccogliere le ramaglie dislocate su un taglio forestale, però, sarà una scelta costosa e l'intero costo supplementare dovrebbe essere attribuita al combustibile prodotto. In questo caso la logistica diventa molto più complessa quando la produzione di combustibile viene introdotto rispetto alla situazione iniziale. Al tempo stesso, il prodotto collaterale (ramaglia fine) in realtà non aveva un valore di mercato fino a quando non è stato estratto per combustibile, e non vi erano costi nascosti. In alcuni casi la raccolta dei residui industriali per energia può essere altamente automatizzata, come il ricorso al trasporto pneumatico dei singole cassoni al di sotto dei cicloni di aspirazione in una falegnameria, per convogliare tutte la segatura in un posto. In altri casi - come la raccolta del risciacquo di pesce putrescibile da una industria di trasformazione alimentare - il processo di raccolta potrebbe imporre un cambiamento di logistica di produzione degli stessi. La raccolta di frazioni di rifiuti puliti della società e delle famiglie pone problemi specifici. Per i rifiuti domestici, la qualità, vale a dire la purezza, della frazione combustibile è completamente determinata dal grado di separazione ottenuta. Una buona separazione può essere ottenuta in due modi: o viene data responsabilità alle famiglie per eseguire la differenziazione, o viene relaizzato un impianto di smistamento. Una combinazione utilizzata in alcune città in Svezia si basa sulle famiglie che separano tre diverse frazioni organiche (combustibile pulito, biodegradabili e non combustibile) in diverse borse colorate. Materiali di fuori di queste frazioni - vetro, metallo, ceramica, carta, ecc - sono gestiti in modo separato e non saranno trattati in questa sede. Le borse sono tutti raccolti nello stesso vano del veicolo per la raccolta di rifiuti. La separazione delle borse avviene poi in un



comune impianto di smistamento completamente automatizzato con un controllo di qualità. I risultati del controllo di qualità devono essere comunicati alle famiglie per mantenere un elevato grado di consapevolezza che la differenziazione è essenziale. Al tempo stesso, utilizzando un unico camion con un vano comune per tutte le frazioni, mantiene al minimo i costi di investimento e di gestione. Per i volumi più grandi, come ad esempio le mense nei campus universitari o nei centri commerciali più grandi, o la raccolta dellecasseforme di legno da demolizione nei cantieri maggiori - i quantitativi di frazioni specifiche di rifiuti possono anche essere grandi abbastanza da giustificare un veicolo dedicato ad una singola frazione. A seconda della natura esatta della raccolta, vi è sempre il rischio che materiali estranei entrino nella frazione combustibile. In molti – nella maggior parte dei - casi in cui una frazione combustibile viene prodotta fianco a fianco con un'altra frazione, come gli stocchi per combustibile prodotti insieme alla produzione di mais, o i residui forestali di abbattimento che si producono al tempo stesso del legname, la frazione combustibile sarà appoggiata a terra, mentre comincia la raccolta del prodotto principale. In questo modo, diventa molto importante che l'operatore sia ben consapevole che la frazione combustibile è un prodotto - non un rifiuto. I conducenti e gli operatori devono essere istruiti a non passare coi mezzi attraverso la frazione combustibile, ma a individuare dei passaggi, altrimenti la frazione di combustibile sarà fortemente sporcata dal terreno e le sue ceneri aumenteranno notevolmente. Una volta che è stato stabilito un ciclo per la movimentazione della frazione combustibile, non aumenta significativamente il tempo di movimentazione - ma la qualità e il valore della frazione combustibile è radicalmente migliorata.

03-00-02b: Singole operazioni – Trasporto

Il trasporto di biomassa è tipicamente limitata dalla densità energetica. La densità energetica è il contenuto energetico per volume, da non confondere con il contenuto energetico che è il contenuto energetico per peso. Detto che la qualità di una certa biomassa è caratterizzata da un certo contenuto energetico qnet (vedi il paragrafo 04-00-01a), MJ/kg e la precisa densità sterica �st, si ottiene densità energetica qVOL così: qVOL = qnet . �BULK MJ/m3. Più bassa è la densità energetica, minore diventa la quantità totale di energia biomassa che può essere caricata a bordo di un vettore logistico (un vagone ferroviario, un camion, una barca ...) con una portata limitata espressa in volume. E a minor capacità portante corrisponde maggior costo di trasporto.



Da questa espressione diventa chiaro che ci sono due modi per aumentare la capacità di carico del vettore: • aumentare il valore del cotentuto energetico (qnet), per esempio mediante essiccazione • aumentare la densità sterica (�st), per esempio mediante pellettizzazione o cippatura. Tuttavia, il trasporto di biomassa non è solo una questione di costi, ma può anche avere una significativa influenza sulla qualità. Il trasporto su strade sterrate a secco, e questo è spesso il caso nella raccolta di prodotti agricolinonché di residui forestali, spesso si verifica in tempo secco e nelle zone rurali, può aumentare significativamente il contenuto di ceneri del combustibile a causa della polvere della strada che si mescola con la biomassa. Il problema è facilmente eliminato usando un telo durante il trasporto.

03-00-02c: Singole operazioni – essiccazione

Il contenuto energetico della biomassa dipende da 3 fattori tra loro indipendenti, La composizione della sostanza secca al netto delle ceneri, e il suo contenuto energetico

qNET,DAF Il contenuto in ceneri, espresso come percentuale in peso sulla sostanza secca fASH Il contentuo idrico espresso come percentuale in peso sul peso fresco fW Per la maggior parte delle biomasse, la sostanza secca al netto delle ceneri è data da cellulosa (qNET,DAF ≈ 16 MJ/kg), emicellulose (qNET,DAF ≈ 16 MJ/kg), lignina (qNET,DAF ≈ 26 MJ/kg), estrattivi (qNET,DAF ≈ 30-35 MJ/kg) e acidi grassi (qNET,DAF ≈ 30-35 MJ/kg) in proporzioni variabili a seconda del tipo di biomassa. Questo aspetto sarà trattato in dettaglio nel capitolo 4. È importante rendersi conto che il contenuto energetico della sostanza secca senza ceneri non può essere analiticamente calcolato sommando semplicemente questi valori delle frazioni di peso come addendi nella pesatura, dato che questo modo può solo fornire una stima approssimativa. La tabella qui sotto – basta su una serie di fonti - dà un'indicazione dei vari contenuti energetici previsti per alcuni assortimenti diversi di biomassa



Sottoprodotti agricoli

Biomasse legnose Agroindustriale

Biomasse agricole

Scarti dei semi di colza 27.5 – 28

Corteccia 19 – 21.5

Panelli pressati 20.5 – 21.5

Scagliola (Phalaris canariensis) 18.5 – 19.5

Noccioli di frutta 17.5 – 23

Tronco (conifere) 19 – 20

Panelli pressati (olive) 17.5 – 19

Paglia 17.5 – 19.5

Scarti di mais 17 – 18

Tronco (latifoglie) 18.5 – 19.5

Panelli pressati (uva)16.5 – 17.5

Fieno/miscanthus 18 – 19

Gusci/Lolla di riso 14.5 – 19

Pioppo/salix (SRC1) 18.5 – 19

Cascami di cotone 16.5 – 17.5

Fusti di cotone 15.5 – 18

1 SRC – Short Rotation Coppice –termine usato quando le piante tradizionali come il grano

sono sostituiti su terreni agricoli da alberi a crescita rapida a fini energetic. Tavola 03-00 1: valori indicativi di contenuto energetico qNET,DAF, MJ/kg, per alcune biomasse You will notice that the span covered extends across approximately a factor of 2 from about 14-15 up to just below 30. The ash content is even more variable, extending from well below 1 % by weight in stem wood up to about 20 % in rice husk and some other agricultural by-products and even more in some industrial wastes such as formwork timber. The handling during harvesting/collection and during transport may, as already mentioned, increase the total ash content by several % and the indicative values given here are the intrinsic values. Si noterà che il campo di variazione si estende con un fattore 2 da circa 14-15 fino a poco sotto i 30. Il tenore di ceneri è ancora più variabile, perché si estende da ben al di sotto dell'1% in peso el tronco fino a circa il 20% nella pula di riso e qualche altro sottoprodotto agricolo e ancor più in alcuni rifiuti industriali come le cassaforme di legno. La manipolazione durante la raccolta e durante il trasporto possono, come già accennato, aumentare il contenuto totale di ceneri di vari punti percentuali e i valori indicativi qui riportati sono valori intrinseci. Il contenuto energetic (potere calorifico inferior) di una sostanza è: qNET = qNET,DAF. (1-fASH) . (1-fW) – 2.443 . fW MJ/kg. Da cui si ottiene la seguente: qNET = qNET,DAF. (1 – fASH – fW – fW. fASH ) – 2.443 . fW MJ/kg e questa equazione rivela che il fattore più importante per determinare il contentuo energetico è il contenuto di umidità. Il contenuto di umidità della biomassa è di due tipi diversi. Una frazione di acqua è legata alle pareti cellulari da legami idrogeno, mentre il contenuto di acqua superiore a questo valore è presente come acqua libera contenuta nelle cavità cellulari.



La quantità di acqua legata alle pareti cellulari, tipicamente circa 15-25% in peso a umido, è chiamata la quantità di acqua a saturazione delle fibre e dipende dal tipo di biomassa. Poiché l'acqua è chimicamente legata richiede una certa energia supplementare da evaporare e per ottenere un campione di biomassa completamente asciutta il materiale richiede essiccamento a temperatura elevata, la norma comunitaria prevede 105 ° C per un tempo lungo, 24 ore. L'acqua libera, in eccesso rispetto al contenuto in acqua di saturazione delle fibre, richiede meno energia per evaporare. L'essiccazione può essere realizzata principalmente in tre modi diversi: • all’aria aperta è il metodo più economico e più semplice. La biomassa deve essere esposta al sole e all’aria mentre, al tempo stesso, è protetta dalla pioggia e dal terreno bagnato. Quindi, la biomassa deve essere ammucchiata in cumuli filtranti, orientato per essere esposti al vento e al sole, ma coperta per essere protetto dalla pioggia. Questo metodo può essere usato per le frazioni di biomassa che si prestano a costruire cumuli non compatti, quali i rami e cimali degli alberi (ovvero residui forestali). Per paglia e altri tipi di prodotti agricoli collaterali quali steli, cme e stocchi, il modo più diffuso è quello di lasciare il materiale distribuito uniformemente in campo per alcuni giorni. In condizioni favorevoli e per un tempo sufficiente, l’essiccamento all'aperto può portare la biomassa all’equilibrio con l'atmosfera circostante. L'equilibrio può anche essere un contenuto di umidità inferiore al punto di saturazione delle fibre della biomassa. • la deidratazione meccanica può sostanzialmente essere eseguita mediante centrifugazione, un metodo comune con fanghi, o con la spremitura meccanica, spesso applicato alla corteccia bagnata e / o ad alcuni residui agricoli. Quello che si può ottenere con questo metodo è in genere limitato dall’apporto di energia meccanica, e il contenuto idrico spesso resta superiore al 50%. • l’essiccazione forzata è il metodo più costoso che richiede un getto di aria forzato attraverso il materiale. Il materiale deve essere permeabile al flusso d'aria per evitare condizioni troppo elevati di pressione con la ventola e l'aria fornita può essere a temperatura ambiente o ad una temperatura elevata. Con asciugatura forzata, il contenuto di umidità finale può essere predeterminata e il processo di essiccazione può essere controllata. Se possibile, ed a seconda del tipo di biomassa, la filiera di apporvviigonamento deve essere pensata per prevedere la stagionatura.

03-00-02d: Singole operazioni – Cippatura

Quasi a prescindere dal procedimento - sia esso di combustione, gassificazione, digestione, fermentazione o qualsiasi altro processo - la biomassa solida dovrà essere frammentata e sminuzzata per migliorare le prestazioni del processo. La riduzione in frammenti - per esempio di rami - aumenta radicalmente anche la densità apparente quando il materiale viene caricato su un vettore e quindi migliora il risparmio nel trasporto come descritto sopra. Diversi tipi di materiali, nonché le diverse esigenze sulla dimensione finale delle particelle, richiedono diversi tipi di apparecchiature, ma senza andare troppo nel dettaglio si possono distinguere quattro tipi principali di macchine comunemente usate. • Cippatori. Ce ne sono diversi tipi ma comune a tutti è che in genere utilizza coltelli per



tagliare il materiale in pezzi più piccoli. Il prodotto che esce dalla cippatrice è tipicamente nella gamma di dimensioni 5 - 50 mm. Con alcuni profili, il materiale è ancora più grossolano e le cippatrici che producono tali frazioni grossolane, pezzi di materiale, sono a volte indicati come chunkers. I cippatori sono comunemente utilizzati con materiali relativamente duri e grossolani come la biomassa legnosa. Un processo di cippatura ben progettato può produrre particelle con forma quasi regolare in modo che il rapporto tra dimensione maggiore e minore sia inferiore a circa 5. Particelle regolari miglioreranno le prestazioni nella successiva alimentazione delle particelle in qualsiasi tipo di generatore. Il fabbisogno energetico per la scheggiatura dipende in larga misura dalla resistenza al taglio del materiale triturato. • Trincia. Mentre il modo di provvedere alla frammentazione di una cippatrice è generalmente quello di tagliare, il principio di un frantumatore/macinatore è piuttosto quello di sfibrare il materiale in elementi maggiori. Poiché il principio di una trinciatrice è quindi completamente diverso da quello di una cippatrice è chiaro che il trituratore di solito produrre un materiale in cui la lunghezza delle particelle è comunemente molto maggiore rispetto a qualsiasi delle due misure trasversali. Quindi, le particelle saranno allungate. Il fabbisogno energetico per la trinciatura dipende fortemente dalla resistenza a trazione del materiale. • Mulino/rotore. Il tipo più comune in queste applicazioni è il mulino o cilindro a martelli. La frammentazione si ottiene con un rapid impatto sulle particelle e il fabbisogno energetico specifico sarà fortemente a seconda della durezza del materiale. Le dimensioni del prodotto sono determinate da un vaglio in uscita e possono essere qualsiasi, nell'intervallo di dimensioni 0,01-5 mm. • Frantoi. Lo schiacciamento è un'operazione in cui vengono frammentate particelle attraverso un processo di compressione relativamente lento a differenza del rapido impatto che si verifica nel mulini a martelli. Materiali fragili, come il carbone o il coke, sono comunemente macinati in mulini a pale o a sfere. In questi tipi di mulini l'effettivo processo è di frantumazione. Per alcuni assortimenti di biomassa, quando possono essere presenti contaminanti minerali solidi, come nel legno da demolizione, nelle ceppe, nel legname da casseforme, l’ideale è la frantumazione con utensili senza filo quali pinze a ganasce. In caso di combustione mista di biomassa e carbone, e se il biocombustibile è fornito come pellets o bricchette, la biomassa può essere macinata insieme al carbone. Il prerequisito per la frantumazione di lavoro è che il materiale sia frantumabile. È ovvio che il fabbisogno energetico per una sminuzzatura integrale dipende non solo dal materiale, ma anche dalla dimensione a cui arriva la riduzione e dalla conformazione della macchina. Il comportamento meccanico intrinseco della biomassa dipende fortemente dal contenuto di umidità e anche dall'origine della biomassa ed è molto difficile suggerire quale sia un consumo energetico ragionevole nei vari casi di sminuzzatura. Tuttavia, se il consumo energetico per frammentare supera di circa 150 kJ / kg di materiale ci possono essere motivi per riconsiderare il processo utilizzato.

03-00-02e: Singole operazioni – Stoccaggio

Lo stoccaggio è un passo inevitabile in qualsiasi catena di approvvigionamento di biomassa solida. I problemi connessi con la conservazione sono legati principalmente al fatto fondamentale che la biomassa è degradabile. La degradazione inizia nel momento in cui è stata raccolta la biomassa e non può - in termini generali - essere evitato. Tuttavia, vi sono



alcuni fattori favorevoli alla degradazione e tali fattori dovrebbe, per quanto possibile, essere eliminati o almeno evitati.

In generale si possono distinguere due principali vie di biodegradazione: • aerobica. La degradazione aerobica si verifica quando la biomassa è facilmente accessibile per l'ossigeno molecolare, cioè perl’aria, e in ultima analisi, la biomassa viene completamente trasformato in anidride carbonica e vapore acqueo. In termini popolari di questo processo può anche essere chiamato compostaggio. • anaerobica. La degradazione anaerobica si può verificare se lo stoccaggio della biomassa viene impoverito da ossigeno perché è molto compatto al punto da impedire la ventilazione o se è stivato in un vano chiuso.

Per la degradazione anaerobica, va notato che questa può anche essere utilizzata come metodo di condizionamento della biomassa, cioè per la trasformazione di un fango in (bio-) metano o di residui contenenti zucchero in (bio-) etanolo. Tali processi di upgrading sono trattati nei capitoli 01-03, 02-03, 03-03, 04-03 e 05-03 rispettivamente. Per dare avvio ad entrambi i processi, è necessario che i composti zuccherini più semplici nel liquido cellulare siano facilmente accessibili per i microrganismi. Questo si verifica quando la biomassa umida è frammentata e quindi è giusto dire che la prima condizione per favorire la biodegradazione durante la conservazione è quella di stoccare biomassa sminuzzata e umida. In genere, entrambi i processi si avviano da muffe presenti nel materiale. Le muffe sono tolleranti per ampi limiti di umidità e ossigeno e le spore di muffe sono onnipresenti, l’insediamneto avverrà pochi giorni dopo che il cumulo di biomassa è stato costruito. I tipi di funghi possono essere differenti a seconda del materiale stoccato e della zona climatica, ma ci saranno. I funghi in genere non digeriscono la lignina, ma principalmente si nutrono di amido, zuccheri, cellulosa ed emicellulosa. Alcune specie, però, producono un enzima che degrada la lignina in zuccheri semplici. Tuttavia, la creazione di muffe comporta diverse conseguenze nel mucchio di stoccaggio: 1) viene rilasciato calore. Il rilascio di calore induce un tiraggio naturale attraverso il materiale. Se il cumulo è poroso il tiraggio può essere grande abbastanza per mantenere una concentrazione di ossigeno relativamente elevata nelle zone centrali del mucchio e anche per trasportare allontanare il calore in eccesso in modo che la temperatura sia mantenuta a un livello basso. Nel caso in cui il mucchio sia più compatto, le parti interne possono impoverirsi di ossigeno e la temperatura può salire. 2) In caso di un aumento di temperatura, l'acqua evapora e le parti centrali del materiale successivamente diventano più asciutte. Allo stesso tempo, si deve ricordare che gli stessi funghi producono nuovo vapore acqueo dalla loro digestione, quindi non c'è solo un essiccamento, ma anche un ripristino di umidità. La tensione di vapore relativamente elevata nella parte centrale del mucchio porterà a sua volta il vantaggio di ri-distribuzione di umidità in modo che le parti esterne più fresche andranno incontro ad successivo aumento del contenuto di acqua. 3) La frazione rapidamente assimilabile del materiale organico viene consumato



I processi di cui sopra causeranno un cambiamento successivo delle condizioni nel materiale e si insedieranno nuove specie di funghi e batteri. È anche chiaro da quanto detto nel primo punto che le condizioni possono cambiare da aerobiche ad anaerobiche, in dipendenza della porosità del materiale. Al tempo stesso, vi sarà un aumento del contenuto di acqua nelle parti esterne del cumulo dove la temperatura è fortemente influenzata da quella ambiente. Il contenuto di acqua in parti del mucchio può - in combinazione con l'aumento di temperatura - fornire buone condizioni di vita per funghi e batteri responsabili della putrefazione, di specie diverse a seconda del materiale stoccato. Detto processo di degradazione in genere non riguarda solo il contenuto di biomassa di cellulosa ed emicellulosa, ma consuma anche sostanze più complesse quali lignina e altri. Per minimizzare la degradazione durante la conservazione, è importante che il materiale sia stoccato in una forma che promuova la ventilazione, ossia che l'aumento di temperatura di cui al punto 1 sia minimizzato. Per alcuni tipi di biomasse, quali rami, questo è facile da eseguire semplicemente ammucchiando il materiale nella sua forma originale. Per altri tipi di biomasse - come le foglie di mais – non si possono realizzare cumuli porosi a meno di provvedere a qualche struttura di sostengo. Alcuni tipi di biomassa, come i rifiuti domestici, si conservano in sacchetti di plastica a tenuta d'aria simili a quelli utilizzati per l'insilamento. Ciò riduce la possibilità di degradazione aerobica e minimizza anche i rischi di cattivo odore e limita anche i roditori. Quando non se ne possa assicurare un’alta porosità, invece, i mucchi possono essere sufficientemente bassi da consentire il tiraggio naturale che può attivarsi attraverso di esse. Per i residui agricoli questa altezza si trova a soli pochi metri, m 1-3 al massimo, e il deposito richiede un ampio raggio di terreno. Per i trucioli di legno umidi, frazioni miste tra cui la corteccia, l'altezza può arrivare fino a 6-7 m, mentre per cippato di soli tronchi l'altezza può arrivare fino a 15 m. Corteccia umida sminuzzata, che andrà a formare mucchi compatti, può essere impilati fino a circa 3-4 m, proprio come la maggior parte dei residui agricoli. Mentre una corretta conservazione può presentare perdite di materiale combustibile - ovvero di contenuto energetico totale – inferiori all'1% al mese, uno stoccaggio errato può portare a perdite totali in ordine di grandezza del 10% per mese o anche di più.

03-00-02f: Singole operazioni – Omogeneizzazione

Indipendentemente da come la filiera di approvvigionamento possa essere ben congegnata ci sarà sempre la necessità di uno stoccaggio di breve durata vicino all'impianto di energia. Come sottolineato nel paragrafo precedente, questo breve tempo di stoccaggio dovrebbe essere meglio pensato se mantiene separati i diversi assortimenti. Ma il processo - che si tratti di combustione, gassificazione, conversione biochimica o qualsiasi altra cosa - in generale è meglio operato se avviene a qualità ragionevolmente costante delle materie prime. Quindi, i bisogni materiali devono essere omogeneizzati prima dell’alimentazione nell’impianto. L’omogeneizzazione può mirare a due aspetti principali: • omogeneità rispetto alla dimensione delle particelle e alla forma • omogeneità rispetto alla composizione media, compreso il tenore di umidità.



Il primo è meglio curato miscelando materie prime appena sminuzzate, e se le esigenze di omogeneità sono estremamente alte, da una compattazione successiva in pellet, vedi il prosimo paragrafo. Per il secondo va ricordato che, non appena la biomassa viene lasciata da solo, inizia il deterioramento biologico e che questo deterioramento (vedere la sezione 03-02-05 sullo stoccaggio) porterà ad una ridistribuzione interna di umidità nel mucchio e ad un materiale non omogeneo. Pertanto, la miscelazione deve essere rinviata più a lungo possibile e dovrebbe preferibilmente essere svolto dalla pala appena prima di caricare il materiale alla tramoggia e non prima. Per la stabilità del processo successivo, è pertanto indispensabile che il conducente della pala sia correttamente istruito: avrà un ruolo molto importante da giocare nel come si arriva alla stabilità e alle prestazioni della combustione / gassificazione / ... processo

03-00-02g: Singole operationi – Compattazione

Come menzionato in 03-02-02, la densità apparente è un fattore determinante per la densità energetica e per l'economia in fase di trasporto. La densità apparente è determinata da due fattori, ossia la densità del materiale stesso e il grado di imballaggio ottenuto quando il materiale viene caricato. In alcune casi, quando la distanza è lunga, la pellettizzazione o la bricchettatura può essere conveniente prima del trasporto. Ad esempio le densità di stoppie o trucioli di taglio sono tipicamente inferiori a 100 kg/m3. Se il materiale viene pellettizzato, la densità apparente è aumentata a circa 6-800 kg/m3. Con bricchette i valori corrispondenti sono circa 3-500 kg/m3. Nella pellettizzazione, il materiale deve prima essere macinato ad una granulometria idonea - differente a seconda del materiale - e quindi estruso per formare particelle durevoli e uniformi. Per produrre pellets, la pressione isostatica deve essere sufficientemente alta da rompere completamente la struttura cellulare, ovvero per biomassa ligneo-cellulosica tipicamente circa 700 bar. Per le mattonelle, le esigenze di resistenza meccanica sono più basse e la pressione necessaria è di circa 150-200 bar. Un'altra tecnica è la pressatura. La formazione di balle è generalmente applicato in stretta connessione con il processo di raccolta e non comporta la sminuzzatura.

03-00-02h: Singole operationi – Trasporto

Un’alimentazione regolare è essenziale per ogni processo, sia che si tratti di combustione, gassificazione, trattamenti biochimici o qualsiasi altra cosa. La tipica disposizione del processo in un sistema energetico a biomassa sarà che vi è un piazzale esterno intermedio in loco, e che il materiale viene miscelato e alimentato ad un macinatore finale, convogliato ad una tramoggia e viene convogliato al processo. Così la catena del processo conterrà tre diverse fasi di trasporto: • Trasporto del materiale non sminuzzato



• Trasporto del materiale sminuzzato • Svuotamento della tramoggia A seconda della biomassa il materiale non frammentato può essere più o meno regolare in forma e dimensione. Caratteristica della biomassa è di essere fibrosa e con bassa densità. La struttura fibrosa si traduce spesso in un materiale tenace con nodi e, in alcuni casi, come in presenza di sverze di corteccia il materiale può essere appiccicoso abbastanza da ruotare attorno alle coclee di alimentazione e di fatto fermare l'alimentazione completamente. Allo stesso modo la raccolta anche ben controllato della frazione pulita dei rifiuti domestici può contenere collant per fermare gli alimentatori. Con la biomassa originariamente raccolta da terra - i residui provenienti da tagli di abbattimento, residui agricoli, ecc - saranno presenti più o meno frequentemente i sassi. Con il legno di demolizione ci si dovrà aspettare pezzi di cemento, chiodi, viti, cerniere e cose del genere. Nel caso in cui le coclee siano usate per garantire un buon funzionamento dell’alimentazione primaria è pertanto indispensabile che il primo motore di azionamento sia dimensionato con sufficiente potenza e la seconda è che il diametro ed il passo delle coclee primarie siano sufficientemente grandi per gestire qualsiasi cosa che possono essere presenti nel combustibile. In relazione alla sminuzzatura è comune anche curare una separazione di materiale estraneo dalla biomassa, come i sassi. Il vaglio può anche essere applicato in connessione alla sminuzzatura e viene organizzato in modo che il materiale sovramisura sia restituito al macinatore. Dopo la frammentazione la gamma di dimensioni del materiale si restringe rispetto alla materia prima. Con la bassa densità di biomassa ciò significa che le particelle sono più leggere, e con la struttura fibrosa significa anche che le particelle hanno spesso una superficie irregolare. Queste cose si combinano per rendere l'attrito tra le particelle di una proprietà che domina conferendo alla biomassa sminuzzata angoli di riposi molto ripidi, in alcuni casi addirittura negativi. Ciò, a sua volta, significa che il controllo del flusso di massa del materiale diventa molto difficile in quanto ad esempio un nastro trasportatore non sarà riempito allo stesso livello per tutto il tempo né il volume trasportato attraverso una vite sarà costante. Sarà anche la leggerezza del materiale ad impostare un limite per l'angolo di inclinazione per nastri trasportatori piatti a circa 30-40 ° in orizzontale. Con coclee senza asse l'inclinazione può essere più ripida, circa 60 ° orizzontale, tranne col pellets nuovamente il limite è di circa 30-40 °. Il disegno di tramogge da biomassa deve prendere in considerazione gli angoli riposi. La bassa densità della particella individuale in combinazione con la superficie scabrosa rende la biomassa grezza molto tendente a fare ponte. Per evitare questo, tramogge dovrebbe essere progettato per espandere verso il basso, in modo che dovrebbe essere progettato con una pendenza negativa delle pareti. Per tramogge da pellet superiori a circa 1 m in sezione trasversale, non è necessario, ma la tramoggia può essere progettato in "modo normale" finché l'angolo inferiore è più ripido di 45 ° in orizzontale.



03-00-02i: Singole operationi – Controllo della qualità

Al suo arrivo presso l'impianto di ricezione, la biomassa deve subire il controllo di qualità. Il controllo di qualità mira a determinare la quantità totale di biomassa consegnata, il contenuto energetico e, forse, il contenuto di ceneri e / o altre proprietà. In molti casi il trasporto finale all’impianto sarà su strada e su camion e il materiale solido sarà presente in contenitori. Ci sono poi due modi diversi per determinare l'importo totale delle consegne e cioè la misurazione del volume o la misurazione del peso. Il metodo per la misura del volume comporta sostanzialmente di stimare il grado di pienezza nei contenitori e di usare il volume del contenitore noto in combinazione con questo fattore per determinare il volume erogato. Poiché la densità apparente non può essere determinata con precisione, tale metodo comporta due incertezze, vale a dire l'incertezza in volume e l'incertezza della densità apparente e la quantità totale ricevuta soffrirà di incertezza totale pari alla somma di questi due. Valori di esperienza da impianti svedesi rivelano che l'incertezza totale con questo metodo è dell'ordine di grandezza + 10% o anche più. La norma applicabile federale europeo è la EN 15103. La misurazione del peso, del peso caricato sul camion in arrivo e il camion vuoto al momento di lasciare, a condizione ovviamente che la scala sia correttamente calibrato, riduce l'incertezza totale a meno del + 1%. Per il contenuto di umidità, come per le proprietà di cenere il grado di incertezza nel valore finale, tutto è in funzione del campionamento. Il prelievo di solo pochi campioni dall'alto del contenitore non è sufficiente a garantire che il campione totale sia rappresentativo per il carico. Anche in questo caso, ci sono norme europee disponibili: EN 14778, 14779 e 14780.

03-00-03: Rischi e pericoli

Ormai è chiaro che la fornitura di biomassa è un processo complesso che comporta una serie di fasi diverse. Ognuno di questi passaggi conterrà una propria serie di momenti critici come verrà ora illustrato. Per ragioni economiche, la maggior parte dei mezzi di trasporto della biomassa richiede che la biomassa sia sminuzzato in particelle di grandezza 5 - 250 mm, caricato in contenitori aperti. Poiché le particelle sono piccole e hanno una bassa densità saranno facilmente disperse dal camion. Per evitare che esse cadano e colpiscano gli altri veicoli che seguono, i contenitori devono essere coperti con reti o, meglio, con teloni. I teloni ridurranno anche la quantità di polvere della strada che si deposita nel carico e quindi ridurranno il contenuto di ceneri nella consegna finale. Eccetto i rischi evidenti connessi a cippatura e sminuzzatura, così come quelli legati a carico e scarico, i rischi maggiori nella movimentazione della biomassa sono connessi allo stoccaggio. Ci sono principalmente due rischi nel processo di stoccaggio: • Auto-accensione • Reazioni allergiche



I microrganismi, quali funghi e batteri, responsabili della degradazione della biomassa durante la conservazione possono essere classificati in tre gruppi principali: criofili, mesofili e termofili. Mentre gli organismi criofili prosperano a temperature basse (circa -15 – 15°C), quelli mesofili preferiscono temperature più elevate (circa 5 – 50°C) e gli organismi termofili prosperano a temperature elevate (che vanno fino al di sopra di 100°C). Pertanto, i processi biochimici possono aumentare la temperatura interna nello stoccaggio fino a temperature di circa 100 ° C. Se le condizioni sono favorevoli, il contenuto di ossigeno adatto, la portata d'aria adatta, e se è presente un catalizzatore di ossidazione - ferro, cromo, nichel, tutti gli elementi comuni nellalega dell’acciaio – l’ossidazione chimica può avvenire già a basse temperature. Il catalizzatore può anche non essere necessario se la biomassa contiene una sufficiente quantità di acidi grassi insaturi. Ad esempio una struttura porosa - come i cascami di cotone - possono auto-incendiarsi se è impregnata di olio di lino. Tuttavia, la presenza di un catalizzatore, come ogni pezzo di acciaio, radicalmente aumentare il rischio di auto-accensione. La combustione interna avviata per autocombustione in un mucchio di materiale organico umido non è necessariamente visibile all'esterno. L'interno del mucchio può anche avere una temperatura di circa 2-300 °C ed essere carbonizzato mentre i 50-100 cm esterni possono sembrare abbastanza normale. L'apertura del mucchio con un caricatore, e quindi l'accesso di ossigeno agli strati interni portano immediatamente all’incendio. Ma è anche importante ricordare che un mucchio di aspetto normale può ben essere - di fatto – un ammasso suscettibile di carbonizzazione e che è severamente vietato al passaggio a piedi o ai mezzi sulla sua sommità. Lo sviluppo successivo nel cumulo, come indicato nella sezione 03-02-05, comprende una migrazione successiva di muffe dalle parti più centrali a quelle superficiali, a seconda delle variazioni delle condizioni. Poiché le condizioni di una parte dell’ammasso diventano troppo inospitali ed i funghi migrano, quello che fanno è quello di disperdere le spore. Ne consegue che il mucchio di materiale può ben contenere strati ben contaminati da spore di muffa. L'apertura del pacco con una pala meccanica rilascerà queste spore in atmosfera di lavoro e l’operatore della macchina sarà esposta a concentrazioni estremamente elevate di potenzialmente patogeni e spore allergizzanti. Per alcuni tipi di biomasse vi è anche il rischio di intossicazione che si formano durante la conservazione. Questo è più pronunciato con biomasse destinate alla produzione di biogas o etanolo per fermentazione, cioè con biomasse tali che sono stati appositamente selezionate per essere facilmente biodegradabile. Particolare attenzione deve quindi essere posta in detti impianti per evitare l'infezione e avvelenamento.

03-00-03a: Rischi nei vani chusi

A volte, per esempio durante spedizione intercontinentali, le biomasse come pellets, bricchette o chips possono essere stivati in compartimenti chiusi. Anche lo stoccaggio in silos e nelle tramogge sono altri esempi di uso frequente. Poiché la biomassa è sempre un materiale reattivo e non diventa mai inerte, né chimicamente,



né dal punto di vista biologico, l'atmosfera nel vano chiuso risultera impoverito di ossigeno e può contenere non solo i componenti di gas esplosivi, ma anche monossido di carbonio. Di qui l'atmosfera all'interno del vano può essere soffocante e / o esplosiva e / o velenosa. Prima di entrare in tale comparto - ad esempio il collevamento di un cargo navale - il compartimento deve essere accuratamente ventilato. E importante capire che questo vale non solo per la biomassa fresca, ma anche per pellets di legno secco, le bricchette e tutte le altre forme.



03-00-04: Aspetti pianficatori

La pianificazione di un approvvigionamento affidabile di biomassa diventa molto diversa a seconda della risorsa, si prega di fare riferimento anche alla sezione del testo 02-00-03. Guardando prima all’aspetto delle disponibilità si possono dividere le risorse in tre gruppi principali: Colture erbacee annuali, vale a dire o le risorse agricole, sono annuali e il rendimento effettivo di un determinato anno è fortemente dipendenti dalle condizioni atmosferiche. Poiché il rendimento annuale medio è per definizione un valore che è al centro del campo di variazione, la pianificazione comporterà un deficit di combustibile ogni due anni (in media) mentre ci sarà un avanzo ogni due anni. Si deve inoltre considerare che le condizioni meteorologiche sono regionali, tali che un deficit in una regione un determinato anno corrisponde ad un deficit anche nelle regioni vicine stesso anno. Allo stesso modo, l'eccedenza in una regione si combinerà con un surplus nelle regioni limitrofe. La conseguenza di questo è che se la media annua viene utilizzata come base per la progettazione, il piano di per sè concorre alle forti oscillazioni annuali. Per andare sul sicuro, in modo che la situazione più comune sia quella in cui il carburante sia abbondante e il prezzo si mantenga basso e stabile, il piano complessivo non dovrebbe essere consentito a lungo termine oltre il rendimento medio annuo diminuito della deviazione standard basato su almeno dieci anni di statistiche. Risorse sociali, industriali e zootecniche, come frazioni di raccolta differenziata dei rifiuti, fanghi di fibre, letame o simili prodotti residui non sono fortemente dipendenti dalle condizioni atmosferiche, ma creano una variazione a causa del mercato e dei modelli di consumo. Le variazioni annuali di queste risorse sarà tipicamente più lente e meno estrema e possono anche, in parte, essere prevedibile. Per andare sul sicuro, in modo che la situazione più comune sia quella in cui il carburante sia abbondante e il prezzo si mantenga basso e stabile, il piano non dovrebbe essere a termine più lungo del rendimento medio annuo, ma ci dovrebbe essere un margine. Colture perenni, come ad esempio residui di legno e della silvicoltura o sottoprodotti provenienti da colture agricole perenni, riflettono la struttura industriale della regione, ma sarà a seconda dello stato attuale del mercato settoriale, anche. Quindi, ci saranno di nuovo variazioni dal lato dell'offerta del mercato e il progettista deve tenerne debito conto. Per andare sul sicuro, Per andare sul sicuro, in modo che la situazione più comune sia quella in cui il carburante sia abbondante e il prezzo si mantenga basso e stabile, il piano non dovrebbe essere a termine più lungo del rendimento medio annuo, ma ci dovrebbe essere un margine. Ma non solo l’aspetto di approvvigionamento deve essere preso in considerazione. Anche il consumatore finale ed il processo di scelta, avranno un'influenza sulla programmazione:



Processi che comprendono il trattamento biochimico (fermentazione o digestione anaerobica) richiedono che la materia prima sia facilmente accessibile per il trattamento biologico – dato che la biomassa è per definizione, non adatto alla conservazione a lungo termine. Quindi, variazioni di disponibilità non possono efficacemente essere compensate stoccando senza che sia presa la precauzione di rendere la scorta più o meno biologicamente passiva durante il tempo di stoccaggio. Processi flessibili rispetto all'umidità - combustione principalmente diretto - sarà in qualche misura soffrono del problema stesso. Biomassa umida memorizzati in un mucchio offrirà eccellenti condizioni di vita per un gran numero di microrganismi e, come ricordato in precedenza (sezione 03-00-02E), il deterioramento inizia il momento in cui il palo è eretto. Processi che richiedono un combustibile secco - questo include diversi processi di conversione termochimica - sarà meno suscettibile agli impianti di stoccaggio a secco dato che il materiale si deteriora lentamente. Tuttavia, ciò richiede che il materiale viene memorizzato pioggia protetto formica che il materiale non è igroscopico.



The categories can be illustrated and roughly classified in the form of a matrix: PUTRESCIBILI MATERIALE SOLIDO Umido Asciutto Letame e fanghi Erbacee Scarti legnosi Erbacee Scarti

legnosi Quantità e prezzi sensibili al mercato di lungo periodo

Quantità e prezzi sensibili al tempo meteorologico

Fermentazione Digestione Anaer.

Risorse non adatte allo stoccaggio



Quantità e prezzi sensibili al mercato



Combustione diretta


Il legno può essere stoccato per qualche tempo

Risorse che possono essere stoccate






Conversione termochimica


Il legno può essere stoccato per qualche tempo



Tavola 03-00 2: Classification elementare bi biomasse e processi Non adatte Adatti alcuni tipi Genericamente adatte Trattamento biochimico Il quadro non è affatto definitivo, ma serve ad illustrare che fermentazione o digestione in base al patrimonio zootecnico regionale e / o ai fanghi prodotti presso l'impianto di trattamento delle acque reflue della città e / o ai fanghi prodotti dall'industria regionale può



essere attendibile per avere un fornitura ragionevolmente costante, ma l'impianto dovrà anche essere dimensionato per le quantità massime previste. Se una parte sostanziale della fornitura proviene da bestiame, essa sarà sensibile alla domanda di mercato e per il bestiame. Processi di fermentazione e digestione sono anche in grado di accogliere una certa quantità di colture umide o residui vegetali, come additivi al substrato a seconda della qualità. Dal momento che questa frazione sarà soggetta a forti fluttuazioni di prezzo può essere utilizzato come compensazione economica - fino a quando il rendimento del processo non è in gioco. Tuttavia, le colture umide tendono ad essere suscettibile di deterioramento e può causare problemi durante lo stoccaggio. Si prega di fare riferimento al capitolo 04-03 per ulteriori dettagli. Assunto che la fornitura di un impianto di conversione biochimica avvenga senz impurità, cioè libero non solo da metalli pesanti, ma anche esente da batteri patogeni, tossine organici ed altre sostanze nocive, il fango può essere utilizzato come fertilizzante. Il controllo di qualità, dei fanghi e dei mangimi, sarà soggetto alla legge federale e nazionale. Combustione diretta La combustione diretta - in cui il 100% dell'energia del combustibile viene rilasciato in una sola operazione - comporta di solito alte temperature in camera di combustione. L'apparecchiatura sarà progettata per gestire differenti contenuti di umidità, ma per il processo di combustione per andare a completamento dovrà superare circa 1100° C. La camera di combustione può essere progettato per gestire combustibili con oltre il 50% di umidità, quindi per questo motivo anche le colture umide e residui del raccolto sarebbero un combustibile accettabile - ma molte biomasse presentano basse temperature di fusione delle ceneri, di soli a 700° C, o contenuti di alta di cloro, più del 0,5% in peso è stato riportato per diversi tipi di paglia e zolfo e può quindi causare problemi di processo, nonché le emissioni della combustione. L’essiccazione del materiale riduce il problema di stoccaggio, ma non il problema dei gas corrosivi e della fusione delle ceneri. Le proprietà della cenere e il contenuto possibile di oligoelementi cloro, zolfo e altri sono i motivi del colore arancione nella tabella. La biomassa legnosa, nella maggior parte dei casi, raggiunge temperature più alte di quella di fusione delle ceneri, spesso più di 1100° C - e con una camera di combustione correttamente progettata la fusione delle ceneri può essere tenuta sotto controllo. La biomassa legnosa (con un elevato contenuto di lignina) si deteriora anche più lentamente della biomassa erbacea più morbida e più poroso e quindi è meno a rischio nello stoccaggio. Se essiccato a contenuto di umidità inferiore a saturazione delle fibre, vedere la sezione testo 03-00-02c, la degradazione viene rallentato in modo significativo e - se mantenuto asciutto - il materiale può essere conservato per lungo tempo. Se un impianto di combustione viene alimentato combustibile troppo secco la temperatura può aumentare eccessivamente e danneggiare l’impianto, ma ciò può essere compensato mediante un getto d'acqua prima dell’introduzione. Quindi, la mancanza di combustibile con contenuto di umidità ottimale può essere compensata con l'aggiunta di un combustibile secco seguita da condizionamento del combustibile. Una situazione più grave è il caso dell'impianto progettato per combustibile secco o di pellets



o bricchette. In questi casi, un deficit di combustibile non può essere facilmente compensata mediante aggiunta di un’altra qualità del combustibile, ma la qualità corretta dovrà essere acquisita altrove. La combustione diretta delle frazioni di rifiuti della società industriale o sono soggetti alla legge federale e nazionale. Conversione termochimica Nella conversione termochimica solo una parte dell’energia viene rilasciata, sufficiente a raggiungere la temperatura di processo necessaria, e il rimanente dell'energia introdotta viene trattenuta nel combustibile prodotto. Se la biomassa è troppo bagnata troppo combustibile sarà consumata per raggiungere la temperatura di processo e il processo diventerà diseconomica. Così i combustibili adatti per la conversione termochimica sono solo quelli che sono abbastanza asciutta, in genere inferiore a circa il 30% di umidità. Per mantenere la quota più ampia possibile di energia in ingresso nel combustibile prodotto, le temperature di processo sono mantenute al livello più basso possibile durante qualsiasi conversione termochimica e le basse temperature di fusione con colture e residui diventano un problema meno importate che nella combustione diretta. Il vincolo sul contenuto di umidità limita l'uso di biomassa umida in conversione termochimica senza violare la condizione di umidità. Lo stesso vale per frazioni pulitedi rifiuti. Tuttavia - secondo il procedimento effettivamente usato - oligoelementi, come i metalli di zolfo, cloro e alcali possono comportare gravi problemi di trattamento del gas successiva. Ciò è più pronunciato in caso di gas di sintesi che implicano catalizzatori, ma può anche essere proibitivo nel caso che il successivo processo di combustione sia combinato con la produzione di energia elettrica.

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