economia e politica agraria

Energia dalle biomasse vegetali: le opportunità per le aziende agricoleGiovanni Candolo

Le possibili conversioni energetiche delle biomasse vegetali che consentono una redditività certa attual-mente sono quelle che prevedono la produzione di energia elettrica, in quanto la vendita dell’elettricità e certa ed il suo prezzo presumibilmente salirà. I processi di conversione più promettenti sono remu-nerativi già con impianti di potenza elettrica inferiore al MW, impianti che possono essere gestiti anche a livello aziendale.

PAROLE CHIAVE: Biomasse vegetali, energia elettrica, combustione, biogas

agronomica 4/2006�6

I processi di conversione devono permette-re di ottenere un prodotto ad alta densità energetica e facilmente utilizzabile in suces-sivi trasduttori energetici. Ogni processo di conversione richiede specifiche caratteristi-che delle biomasse (fig. �).Attualmente i processi di conversione che consentono di ottenere già una redditività interessante sono quelli che prevedono, come prodotto energetico finale, la produ-zione di energia elettrica.Il motivo è legato a due fattori:1. il GRTN (Gestore Rete Trasmissione Na-

zionale per l’energia elettrica) ha l’obbligo di acquistare l’energia elettrica prodotta

Le piante possono essere considerate come un serbatoio di energia, in quanto attraver-so il processo fotosintetico fissano l’ener-gia solare in energia di legame chimico, sintetizzando composti organici complessi ad elevato contenuto energetico. Questi composti organici costituiscono sia i tessuti parenchimatici delle piante, sia le sostanze nutritive che la pianta immagazzina sotto forma di sostanze di riserva (zuccheri com-plessi, amidi e/o acidi grassi). Per recupera-re questa energia di legame chimico in una forma riutilizzabile a fini pratici, è neces-sario adottare un processo di conversione energetico (fig. 1).

da impianti alimentati da fonti energeti-che rinnovabili (IAFR), a prezzi di mercato che, per impianti con potenza superiore ai 500 kW, indicativamente si aggirano mediamente sui 6 €cent/kWh;

2. gli impianti produttori di energia elettrica certificati come IAFR. per ogni unità di energia elettrica prodotta, hanno dirit-to ad un incentivo, chiamato certificato verde. Attualmente la durata di questo incentivo è prevista per 12 anni. Il valore del certificato verde attualmente è di circa 10 €cent per kWh prodotto. Il valore del certificato verde è stabilito annualmente in base ad un meccanismo che obbliga i

Coltura di pioppo SFR alla fine del primo anno di impianto.

�7 agronomica 4/2006

grandi produttori di energia elettrica ad immettere in rete una quota di energia proveniente da fonti energetiche rinno-vabili; tale obbligo può essere assolto acquistando certificati verdi da terzi.

Si viene cosi a determinare un mercato di questi certificati, che ne definisce il valore.

Si presume che per i prossimi anni tale valore dovrebbe rimanere attorno ai 10 €cent per kWh prodotto.

La sicurezza di avere un mercato di sbocco con regole chiare e durature è d’altronde un presupposto fondamentale per poter inve-stire in impianti che richiedono investimenti non indifferenti. I processi di conversione dell’energia delle biomasse che attualmente rappresentano una possibilità corretta di fattibilità sono essenzialmente tre:- combustione

- digestione anaerobica - utilizzo per combustione di olio vegetaleGli impianti a combustione sono proposti nell’ambito dei piani di riconversione indu-striale di alcuni zuccherifici. Tali impianti dovrebbero essere alimentati da biomasse prodotte nell’arco di 40-50 km, attualmente le specie ritenute più idonee sono il pioppo e la canna comune. Le superfici interessate dovrebbero raggiungere i 10.000 ettari.

Fig. 1L’energia contenuta nelle biomasse vegetali può essere convertita adottando processi termochimici, biologici o fisici. Il risultato finale, a parte che per la combustione diretta, è un prodotto ad alta densità energetica, utilizzabile con maggior facilità e flessibilità in sucessivi dispositivi di conversione energetica.

BIOMASSA VEGETALE

Calore BioolioCarbone

gas

Gascombustibile

Etanolo Gascombustibile

Oliocombustibile

Conversionetermochimica

Conversionebiologica

Conversionefisica

SpremituraDigestioneFermentazioneGassificazionePirolisiCombustione

Erbacee annuali: sorgo, mais, kenaf...Erbacee poliennali: arundo, miscanto...Arboree a ciclo breve: pioppo, salice, robinia...

Conversionetermochimica

BIOMASSE DEDICATE

Residui legnosiRifiuti industriali vegetaliParti organiche RSU

BIOMASSE INTEGRATIVE

Biogas: mais, sorgo, kenaf, graminacee…Bioalcool: mais, grano, orzo, barbabietola, sorgo zuccherino...

Conversionebiologica

Biogas: scarti agroalimentari, liquamiBioalcool: eccedenze agricole

Bioolio - Biodiesel: girasole, colza, soia, cartamo, ricino...

Conversionefisico-chimica

Bioolio - Biodiesel: oli esausti vegetali

Fig. � Le differenti conversioni energetiche presuppongono l’impiego di specifiche biomasse per ottimizzare i rendimenti energetici. Le biomasse utilizzabili possono provenire sia da colture dedicate sia da prodotti integrativi. Le biomasse integrative costituiscono un’opportunità di riutilizzo di materiali a basso costo d’acquisto.

economia e politica agraria

�8 agronomica 4/2006

CombustioneLa combustione della biomassa vegetale per produrre calore è senz’altro il processo più conosciuto per ottenere dell’energia. Per ottenere energia elettrica dalla combu-stione è necessario operare ulteriori conver-sioni, di norma cedendo calore a dell’acqua che sotto forma di vapore alimenta una turbina collegata ad un alternatore. Quindi l’energia termica (vapore) viene convertita in energia meccanica (turbina), l’energia meccanica viene convertita in energia elet-trica (alternatore). Il rendimento globale di questo processo è tuttavia molto basso (fig.�), inizia ad essere economicamente interessante per potenze elettriche supe-riori ai 10-15 MWe, ove il rendimento si aggira sul 25% (il rendimento è il rappor-to tra l’energia elettrica ottenuta in uscita e l’energia immessa in ingresso, sviluppata dalla combustione), per ottenere rendimenti vicini al 28-29%, che è il massimo ottenibile con le attuali tecnologie, le potenze in gio-co devono raddoppiare, ponendo problemi tecnici per la gestione degli elevati volumi di biomassa da bruciare. La necessità di mantenere entro i limiti di legge le sostanze tossiche presenti nei fumi obbliga ad adottare complessi e costosi sistemi di abbattimento. In particolare le cosiddette polveri sottili, tipica emissione degli impianti a combustione, possono co-stituire un serio problema per la salute. Le polveri sottili sono dovute alle ceneri della biomassa ed ad una sua combustione in-completa. Sono quindi molto importanti gli aspetti legati alla qualità della biomassa e alla tecnologia adottata per governare la combustione e il trattamento dei fumi.I grossi impianti a combustione oltre all’ energia elettrica rendono disponibili ingenti quantità di calore, che possono essere usate per il teleriscaldamento. Per portare tale ca-lore nelle zone residenziali è pero necessario costruire l’impianto di trasporto e di distri-buzione, che ha un costo molto elevato.Per favorire il recupero del calore delle cen-trali, la legislazione attuale prevede il diritto al certificato verde per le quote di energia termica cedute con il teleriscaldamento, questo vale anche per le centrali non ali-mentate a biomasse.In impianti di potenza più ridotta (< 1 MWe) per convertire il calore in energia elettrica si

stanno sperimentando i motori Stirling. Il motore Stirling è un motore a combustio-ne esterna che basa il suo funzionamento sul ciclo di contrazione-espansione di un fluido che fa muovere un pistone. Attualmente alcuni impianti sperimentali basati su questa tipologia di motori stanno fornendo risultati incoraggianti.

Le colture da biomassaper la combustioneLa bibliografia propone un elenco piuttosto vasto di piante da combustione (tab. 1), solamente per poche tuttavia esiste già la possibilità di indicare una tecnica di colti-vazione che consenta di avere costi colturali ragionevoli e rese soddisfacenti.Agronomica R&S Terremerse ha svolto dagli anni ‘90 un’intensa sperimentazione in me-rito, atta alla valutazione sia della potenzia-lità produttiva delle colture sia dalla tecnica colturale. Per le specie annuali si ritiene che attualmente il sorgo da fibra sia la coltura più promettente.

Le sue caratteristiche di crescita rapida, di ridotte esigenze idriche ed assenza di paras-siti, unite ad una tecnica di coltivazione si-mile a quella del sorgo da granella lo rendo-no particolarmente conveniente. L’epoca di raccolta ottimale per conseguire i massimi traguardi produttivi si colloca a metà set-tembre. Si può operare con una falcia trin-cia caricatrice, la raccolta mediante taglio e condizionamento e sucessiva imballatura presenta maggiori costi. Inoltre in queso periodo c’è il rischio che probabili pioggie rendano problematico la formazione e il ca-rico-trasporto delle balle.Dal punto di vista qualitativo il sorgo pre-senta un contenuto di ceneri e silicio non ottimali per la conversione termochimica. La combustione di sorgo causa inconvenienti nelle caldaie attribuibili alla vetrificazione delle ceneri e dei silicati. Tali problemi si possono ridurre con costosi accorgimenti tecnici applicabili alle caldaie.Tra le specie poliennali il pioppo a ceduazio-ne poliennale e la canna comune (Arundo donax) appaiono attualmente le colture più promettenti.

Energia combustibile

100

Energia elettrica�0-�9%

Calore70-61%

Perdite10%

Energia combustibile

100

Energia elettrica�0-�9%

Perdite calore80-71%

Impianto per la sola produzione di energia elettrica

Impianto coogenerativo

CHP

Fig. � Bilancio energetico esemplificativo di un impianto a combustione. Solamente una piccola parte del-l’energia ottenuta dalla combustione della biomassa è convertita in energia elettrica. Negli impianti di coogenerazione (Combined Heat and Power) il calore residuo viene recuperato per effettuare del teleriscaldamento, migliorando nettamente il bilancio energetico del sistema.

�9 agronomica 4/2006

Per il pioppo la selezione genetica ha reso disponibili nuovi ibridi a crescita rapida ed elevata produzione, tolleranti inoltre a pa-rassiti fungini ed agli insetti.La durata di una coltivazione di pioppo ce-duo si può stimare in una decina d’anni. La raccolta biennale è quella che probabil-mente offre il miglior compromesso tra faci-lità di raccolta e qualità della biomassa. La coltura è completamente meccanizzabi-le: il trapianto delle talee si può effettuare tramite apposite trapiantatrici; la raccolta viene effettuata con apposite falciatrincia caricatrici semoventi munite di cassone. La testata raccoglitrice è appositamente pro-gettata per la raccolta del pioppo. L’epoca di raccolta si deve necessariamente collocare du-rante il periodo di riposo vegetativo della col-tura, quindi nei mesi autunno-invernali. Que-sto potrebbe rendere problematico il trasporto del prodotto, soprattutto nei casi di viabilità aziendale inidonea al transito di autotreni.

Le produzioni di biomassa in terreni freschi e senza deficit idrici dovrebbero collocarsi tra le 10-20 t di SS/anno.La canna comune è una coltura polien-nale a crescita rapida e priva di parassiti; il suo grande vantaggio, oltre l’ottima pro-duttività, è la durata. Attualmente colture di Arundo condotte sperimentalmente a livello parcellare da 7 anni continuano ad assicurare buone produzioni. La possibilità di ripartire i costi di impianto su 10-12 anni rende la coltura interessante per assicurare ridotti costi di gestione. La fase d’impianto necessità tuttavia di es-sere messa a punto: di norma la coltura si ri-produce per trapianto di rizoma, operazione ad oggi troppo costosa. Attualmente sono in corso attività di ricerca per riprodurre sia per talea che in “in vitro” Arundo donax.

Tab. 1Produzione per ettaro di sostanza secca, energia teoricamente ottenibile per ettaro ed umidità alla raccolta di alcune colture da combustione. L’energia che in pratica si ottiene dalla combustione di queste biomasse è di circa la metà rispetto a quella teorica riportata, in quanto quest’ultima è calcolata allo 0% di umidità. Solamente per poche di queste specie esiste una tecnica colturale già trasferibile a pieno campo.

Specie Sost. secca (t/ha)

Umidità alla raccolta (%)

Energia teorica(GJ/ha)

Arundo donax 15-35 55-70 240-600

Sorgo da fibra 20-30 55-70 334-507

Panico 10-25 50-60 174-435

Miscanto 15-25 50-60 260-440

Pioppo 9-25 50-60 160-450

Kenaf 10-20 50-60 155-326

Salice 10-15 50-60 178-276

Robinia 10-13 50-60 178-231

Canapa 5-15 50-60 128-270

Specie Piante/mq Sesto impianto Semina/Trapianto Epoca Raccolta

Sorgo fibra (annuale) 20-30 75cmX2.5cm aprile-maggio Settembre

Arundo donax (poliennale) 0.9-1 Interfila 75cm marzo Da settembre a marzo

Pioppo SRF (poliennale) 0.06 Interfila 3 X 0.5m Febbraio-marzo novembre-febbraio

Tab. � Alcuni aspetti della tecnica colturale delle specie da biomassa.

Coltura sperimentale di canna comune (Arundo donax).

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Fig. � Costi indicativi di produzione di alcune colture da biomassa da combustione. Viene riportato il costo unitario di produzione della sostanza secca in €/t in funzione della produzione ottenuta. Costo comprensivo di raccolta e trasporto in un raggio di 45 km.

100

9�

90

8�

80

7�

70

6�

60

��

�0

��

�0

��

�010 1� �0 �� �0 �� �0

Produzione s.s. (t/ha)

Cost

o di

pro

duzi

one

(eur

o/t)

sorgo canna comune pioppo SRF

In quest’ultimo caso i tessuti meristematici danno origine alla piantina che potrà essere trapiantata con normali trapiantatrici da or-taggi. La riproduzione per talea rappresenta un’altra possibilità, indagata tuttora a livel-lo sperimentale. Comunque queste tecniche richiedono una validazione in campo per valutare se la produttività viene mantenuta nel corso degli anni. Attualmente si può sti-mare che la produzione in sostanza secca si attesti sulle 20-30 t/ha. La raccolta, anche se effettuata nei mesi invernali, dà un prodotto con circa il 60% di umidità.In fig. � sono riportati i costi unitari in €/t di SS in funzione delle produzioni per ettaro ottenibili. Il costo della raccolta e del tra-sporto sono le voci che maggiormente inci-dono sul costo di produzione.

Digestione anaerobicaLa digestione anaerobica delle biomasse è un processo biologico operato da batteri che ha come risultato finale la produzione di biogas, miscela di gas con circa il 55-60% di metano. I primi impianti a biogas sono nati per risolvere il problema dello smalti-mento dei reflui zootecnici. Successivamente gli incentivi legati alla pro-duzione di energia elettrica da fonti rinnova-bili hanno reso particolarmente interessante l’utilizzo di biomasse dedicate per la produ-zione di biogas. Le consolidate esperienze in merito, sviluppate sopratutto in Germania ed Austria, rendono questo processo matu-ro ed adottabile su scala aziendale.

In fig. � è riportato lo schema di funziona-mento di un tipico impianto; in fig. 6 il ren-dimento indicativo. È da notare che il rendi-mento dei grossi motori alimentati a biogas è dell’ordine del 35-40%, valore superiore a quello ottenibile con la combustione. Le potenze elettriche degli impianti a biogas arrivano ormai ai 3 MWe.

agronomica 4/2006�0

La coltura più utilizzata negli impianti nord europei è il silomais, seguito da insilati di cereali autunno vernini, di trifoglio e di loietto. La resa in biogas di una coltura è di-rettamente proporzionale al suo contenuto di grassi, amidi/zuccheri, proteine cellulosa ed emicellulosa. A livello indicativo maggiori sono i solidi totali della biomassa maggiore sarà la resa in metano della stessa (tab. �).

�1 agronomica 4/2006

Impianto a biogas da 500 kWe della Biogaspark Alpe-Adria. Partendo da destra si nota la tramoggia di alimentazione, il ser-batoio in cui avviene la fase idrolitica, il digestore gasometro a

cupola, in secondo piano il serbatoio in cemento del digesto. Il container in primo piano contiene il gruppo generatore

alimentato a biogas.

Fig. �Scema di un impianto a biogas. La biomassa viene collocata nella tramoggia ➀ da cui viene automaticamente portata nel fermentatore ➁. Nel fermenta-tore termostabilizzato avviene la decomposizione microbica della biomassa in materiali idrosolubili. Il materiale liquido viene portato nel reattore ➂ ove in condizioni di anaerobiosi e termofilia i batteri metanofili completano il processo digestivo; come risultato finale si ha la produzione di biogas. Il biogas prodotto, depurato dalle sostanze corrosive, viene usato per alimentare un motore endotermico ➄ a cui è collegato un alternatore. L’energia elettrica ot-tenuta, portata in media tensione (15000 V) ed opportunamente rifasata può cosi essere immessa in rete. Nel serbatoio ➃, viene immagazzinato il refluo digerito. L’utilizzo del refluo come fertilizzante riduce il fabbisogno di concimi di sintesi, poiché vengono restituiti completamente al terreno gli elementi minerali organicati dalla biomassa.

Energia elettrica

SilomaisLiquame..........

FASE IDROLITICA

Fermentatore

1 2

Biogas: 50-70% metano

Gasometrofermentatore

FASE DIMETANIZZAZIONE

2 3

Gruppo motoreEnergia termica

Serbatoio reflui

della digestione

Fertilizzante4

5

Tramoggia

Energia metano

100

Energia elettrica��-�0%

Calore �0-��%

Perdite 10%

Fig. 6 Bilancio energetico semplificato di un impianto a biogas. L’energia chimica presente nel metano viene convertita in energia meccanica dal motore endotermico a cui è collegato un alternatore che trasforma l’energia meccanica in energia elettrica. Il rendimento dei grossi generatori a metano si avvicina al 40%. Una frazione del calore utile prodotto dal motore (50-55%) viene utilizzato per riscaldare i digestori, la parte rimanente può essere utilizzata per il riscaldamento. Indicativamente per ogni kWh di energie elettrica prodotta si rende disponibile 1 kWh di energia termica.

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�� agronomica 4/2006

Tuttavia poichè la biomassa è prodotta su una superficie, assume importanza l’ener-gia otenibile dalla coltivazione di 1 ettaro di coltura (tab. �).Con la crescita di potenza degli impianti si è evidenziata la necessità di poter disporre di più colture da biomassa da poter raccoglie-re nell’arco dell’anno, in maniera di ridurre i quantitativi da immagazzinare nelle platee di stoccaggio. Nei nostri ambienti di colti-vazione questi aspetti non sono stati com-pletamente indagati, le scelte possibili sono molte, ma solo attraverso una sperimenta-zione mirata sarà possibile determinare il mix di colture che ottimizzano il reddito.A titolo indicativo, per un impianto della potenza di 1 MWe sono necessarie circa 20000 t di silomais, corrispondenti a circa 350 ettari di coltura.Il prodotto derivante dalla digestione indi-cativamente ha la stessa massa di quello posto in ingresso del digestore, poiché es-senzialmente il processo digestivo sottrae carbonio organico, tutti gli elementi mine-rali costituenti la biomassa si ritrovano nel digesto. Il digesto ridistribuito sul terreno restituisce quindi gli elementi nutritivi assor-biti precedentemente dalle piante, andando a costituire un ciclo virtuoso che ha come effetto quello di ridurre notevolmente l’im-missione di concimi chimici nel sistema. Lo spandimento del digesto potrebbe tut-

Materiale Quantità(t) S.S. % Produzione

Biogas (m�/t)% CH�

nel BiogasCH�

(Nm�/t)EnergiaTot

(kWh/t)Elettricità (Kwhe/t)

Fieno di erba medica 1 56 315 54 170 1.622 616

Insilato di sorgo zuccherino 1 30 146 52 76 723 275

Insilato d’erba 1 35 141 52 73 701 266

Insilato di mais 1 35 203 52 105 1.004 382

Stocchi di mais 1 86 243 51 124 1.182 449

Trifoglio 1 20 108 54 58 556 211

Insilato di girasole 1 35 108 53 57 546 207

Paglia 1 86 286 50 143 1.364 518

Liquame bovino 1 7,5 23 55 12 118 45

Liquame suino 1 4,5 14 55 7 71 27

Tab. � Produzioni di metano, energia totale ed energia elettrica ottenibile da una tonnellata di diverse biomasse digerite per la produzione di biogas. Dati medi bibliografici.

Coltura sperimentale da girasole per digestione anaerobica.

tavia porre dei problemi legati ai limiti di quantità e di epoca imposti nelle zone am-bientalmente vulnerabili, ove si renderebbe necessaria una maggior superficie per la sua distribuzione.

Utilizzo per combustionedi olio vegetaleLa possibilità data alle aziende agricole di produrre energia elettrica, che viene con-

siderata un prodotto derivato dall’attività agricola, ha dato un impulso anche all’indu-stria produttrice di piccoli-medi generatori di elettricità alimentati ad olio vegetale. Tale olio è in genere il risultato della spremitura meccanica di semi oleaginosi. La disponi-bilità di motori endotermici espressamente progettati per l’utilizzo di olio vegetale non transesterificato (il noto biodiesel) sta con-sentendo una discreta diffusione di questi impianti nel nord Europa. In sintesi si può produrre aziendalmente l’olio di colza o di

�� agronomica 4/2006

girasole grazie a piccoli impianti di spremi-tura già disponibili sul mercato ed utilizzare l’olio stesso come carburante per il gene-ratore elettrico. I pannelli proteici derivanti dalla spremitura possono essere usati per uso mangimistico. Nel nostro Paese l’uti-lizzo di olio vegetale di produzione extra aziendale come combustibile è ammesso solo pagando la relativa accisa, peraltro va-riabile in funzione delle decisioni degli uffici di finanza locali.Diversamente in vari paesi europei gli agri-coltori sono esentati dal pagamento delle accise, ciò sta favorendo la diffusione sia di macchine motrici sia di impianti generatori di elettricità alimentati ad olio vegetale.La foto 1 riporta un particolare del gruppo generatore ad olio vegetale della potenza di 125 kW usato da un azienda agricola austriaca per la produzione di calore ed elettricità. Il calore prodotto dal motore rappresenta una primaria fonte di reddito in quanto viene utilizzato per essiccare del trin-ciato di canapa che poi viene venduto per la produzione di pannelli isolanti per l’edilizia. In questo caso l’olio vegetale combustibi-le (girasole, palma, ecc.) viene acquistato sul mercato. Il prezzo di tale generatore è di circa 140000 €. Con un tempo di fun-zionamento di 8000 ore/anno, il fatturato aziendale dovuto alla vendita dell’energia elettrica ed all’utilizzo dell’energia termica diventa una fonte di reddito rilevante.

MaterialeProd.

tal quale (t/ha)

Prod. SS (t/ha)

CH�

(Nm�/ha)Elettricità/anno

(kWhe/ha)

Insilato di mais 55 19 5.792 20.984

Insilato di sorgo zucc. 60 18 4.549 16.482

Fieno di medica 20 11 3.402 12.326

Trifoglio 40 8 2.333 8.452

Insilato di graminacee 29 10 2.099 7.606

Girasole 30 11 1.717 6.222

Stocchi di mais 5 4 620 2.245

Paglia 4 3 572 2.074

Tab. � Produzioni per ettaro di diverse colture utilizzabili per l’alimentazione di impianti a biogas. Viene ripor-tata la conseguente resa in metano e l’energia elettrica ottenibile da un ettaro di coltura. Nell’ipotesi di vendita dell’energia elettrica a 6 Ecent/kWh, e con il certificato verde di 10 Ecent/kWh, il ricavo ottenibile dalla digestione di un ettaro di alcune di queste colture è senza dubbio interessante.

Gruppo generatore da 125 kWe con motore endotermico alimentato ad olio vegetale. L’impianto, montato presso un’azienda agricola, è composto da 2 unità e tutto il calore prodotto viene utilizzato per l’essicazione di trinciato di canapa.

Particolare del pistone di un motore ad olio ve-getale, la parte superiore è collegata attraverso lo spinotto alla parte inferiore. La camera di combustione è ricavata nella testa del pistone.

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LA COMBUSTIONE DELLE BIOMASSE: ASPETTI CHIAVE

Le biomasse vegetali da combustione presentano una bassa den-sità energetica. La raccolta di cippato di legno, trinciato di sorgo, canna ecc. dà un prodotto con peso specifico molto basso, con valori di 0.35 - 0.5 t/m3. Un unità di volume di prodotto raccolto è composta quindi da più del 50% di aria. La parte organica rimanente è composta per ameno il 50% di acqua.Il costo del trasporto per unità di sostanza secca diventa quindi molto elevato. Il basso peso specifico del prodotto non consente inoltre di raggiungere la massima portata consentita agli auto-treni (circa 30t), aumentando il numero di trasporti necessari per unità di superficie.

Aria

Biomassa

L’energia ottenibile dalla combustione della biomassa dipende dalla composizione chimica della stessa, lignina, cellulosa ed emicellulosa sono i composti che hanno un alto potere energeti-co. Il potere energetico è espresso dal potere calorifico inferiore (PCI) che per le biomasse legnose si aggira sui 17 MJ/kg con biomassa allo 0% di umidità.

CellulosaAcqua�0-6�%

Sostanza secca��-60%

Lignina

Emicellulosa

Il potere calorifico reale ottenibile dalla combustione di una biomassa vegetale dipende dal suo contenuto di umidità. Per portare allo stato di vapore l’acqua presente nella biomassa è necessario spendere dell’energia (calore latente di evapora-zione) che quindi viene consumata a scapito dell’energia utilizzabile nella conversione sucessiva. Nel grafico viene esplici-tata la relazione tra umidità e PCI; un buon cippato a 0% di umidità ha un PCI di circa 17.6 MJ/kg; se noi lo consideriamo con l’umidità tipica che si ha alla raccolta, tra 50 e il 70%, dalla combustione di tale cippato otterremo da 7,5 a 5 MJ/kg. Pertanto per ottenere la massima energia dalla combustione l’ideale sarebbe partire con l’umidità più bassa possibile. Per ottenere ciò occorrerebbe esiccare le biomasse in campo, sfruttando l’energia del sole, azione che pero obbligherebbe ad un taglio estivo delle biomasse, con ripercussioni inaccettabili sulle rese ettariali.

�0,0

17,�

1�,0

1�,�

10,0

7,�

�,0

�,�

0,00 10 �0 �0 �0 �0 60

Umidità (%)

PCI (

MJ/

kg)

70 80

�� agronomica 4/2006

COSA SONO LE POLVERI SOTTILI

Le polveri sottili, dette anche particolato o aereosol atmosferico, sono tutte le particelle che rimangono sospese nell’aria avendo dimensioni microscopiche. Una particella rimane in sospensione nell’aria se presenta un diametro inferiore ai 100 µm. le polveri sottili sono la causa di migliaia di ricoveri per patologie respiratorie e cardiovascolari. Le particelle più piccole penetrano attraverso il sistema respiratorio addirittura nelle cellule umane.

Le polveri sottili possono essere:• solidi o liquidi (dalle analisi viene esclusa l’acqua)• di forma arbitraria (sferiche o non-sferiche)• di origine naturale o antropica

Sono considerate polveri sottili le particelle con dimensioni:• Raggio compreso tra 0.005 - 100 µm

In funzione della loro provenienza si possono suddividere in:• Aerosol urbani: raggio piccolo (residui combustione,

polveri traffico, ecc.)• Aerosol naturali: raggio grande (pollini, polveri ecc. )

Le polveri sottili vengono eliminate dall’atmosfera grazie alla pioggia (deposizione umida) e al vento (deposizione secca).

Il diametro delle particelle è considerato attualmente il parametro più importante per caratterizzare il comportamento fisico del particolato atmosferico, indipendentemente dalla sua composizione chimica.La normativa attuale fissa dei limiti riguardanti il peso delle particelle che possono essere presenti in un unità di volume di aria. Vengono prese in considerazione le particelle con diametro inferiore ai 10 µm, le cosidette PM 10. Attualmente tale limite è di 40 µg/m3. Esiste tuttavia una proposta di direttiva CE che fissa dei limiti per le particelle più fini, che sono notoriamente le più pericolose: le cosidette PM 2,5. con diametro minore di 2,5 µm.In base a tale direttiva il valore di concentrazione di PM 2,5 da non superare nell’aria dell’ambiente sarà di 25 µg/m3.La legislazione attuale stabilisce dei limiti di emissioni di inquinanti degli impianti a combustione in funzione della potenza termica installata. Ad esempio per impianti con potenza > di 20 MWt le polveri totali emesse dai fumi devono essere minori di 30 mg/m3. A titolo di confronto si consideri che una stufa a legna raggiunge i 500 mg/m3 di emissioni di polveri, ovviamente la potenza in gioco è molto ridotta.

SUMMARYGuaranted income from the use of plant-biomass, will be realized by converting them into electric energy. In fact the actual consum-ing of electric energy is increas-ing, and so will be the bill. A small power-plant (power < 1MW) managed internal to a farm, can be sufficient to get a promising income.

KEY WORDSplant-biomass, electric energy, combustion, bio-gas

ConclusioniPer le aziende agricole esistono concrete opportunità di integrare il reddito attraver-so la produzione di energia elettrica. L’impiego del calore derivante dalle dif-ferenti conversioni rimane un obiettivo da perseguire per massimizzare l’efficienza de-gli impianti. Gli impianti gestibili a livello aziendale o da un insieme di aziende sono sicuramen-te quelli che salvaguardano maggiormente le aspettative del mondo agricolo, poiché la valorizzazione del ruolo di impresa delle aziende agricole ne risulterebbe rafforzato.

Gli impianti distribuiti in maniera oculata sul territorio possono coniugare più effica-cemente sia la necessità di collocare conve-nientemente il calore prodotto, ad esempio presso edifici pubblici/opifici, sia il trasporto delle biomasse, che sarebbe fatto con mezzi aziendali. La costituzione di un organismo che gover-ni tutti i processi è tuttavia indispensabile per assicurare efficienza ed organicità alla filiera.

Capello umano(60 µm diametro)

Sezione di capello (60 µm)

PM10

(10 µm)PM2.5

(2.5 µm)

Dimensioni delle PM 10 e PM 2,5