Pirolisi delle biomasse e vantaggi per l’ambiente

Panoramica del processo di pirolisi della biomassa
La pirolisi delle biomasse consiste nella decomposizione termica della biomassa che si verifica in assenza di ossigeno. 

È la reazione chimica fondamentale premessa dei processi di combustione e gassificazione. 

I prodotti della pirolisi di biomasse includono biochar, bioolio e gas, tra cui metano, idrogeno, monossido di carbonio e anidride carbonica.
 

Il processo di pirolisi consiste in reazioni simultanee e successive quando del materiale organico viene riscaldato in un'atmosfera non reattiva. 

La decomposizione termica dei componenti organici della biomassa inizia a 350°C - 550°C e sale fino a 700°C - 800°C in assenza di aria/ossigeno. 

In condizioni di pirolisi, le lunghe catene di composti di carbonio, idrogeno e ossigeno della biomassa, si dividono in molecole più piccole sotto forma di gas, vapori condensabili (catrame e oli).

La velocità e l'entità della decomposizione di ciascuno di questi componenti dipende dai parametri di processo della temperatura del reattore, dalla velocità di riscaldamento della biomassa, dalla pressione, dalla configurazione del reattore, dalle materie prime ecc.

A seconda dell'ambiente termico e della temperatura finale, la pirolisi produrrà principalmente biochar a basse temperature, meno di 450°C, quando la velocità di riscaldamento è piuttosto lenta e principalmente gas a temperature elevate, superiori a 800°C, con velocità di riscaldamento elevate. 

A una temperatura intermedia e a velocità di riscaldamento relativamente elevate, il prodotto principale è il bioolio.
 

Pirolisi lenta e veloce

I processi di pirolisi possono essere classificati come lenti o veloci. La pirolisi lenta richiede diverse ore per essere completata e produce il biochar come prodotto principale. 

D'altra parte, una pirolisi rapida produce il 60% di bioolio e richiede secondi per una completa pirolisi. 

Inoltre, fornisce il 20% di biochar e il 20% di syngas. La pirolisi rapida è attualmente il sistema di pirolisi più utilizzato.

Le caratteristiche essenziali di un processo di pirolisi veloce sono:

• Altissime velocità di riscaldamento e trasferimento termico, che richiedono una biomassa finemente macinata.
• Temperatura di reazione attentamente controllata di circa 500°C nella fase vapore.
• Tempo di permanenza dei vapori di pirolisi nel reattore inferiore a 1 sec.
• Tempra (raffreddamento rapido) dei vapori di pirolisi per dare come prodotto finale bioolio.
   

Vantaggi della pirolisi della biomassa

La pirolisi può essere eseguita su scala relativamente piccola riducendo così i costi di trasporto e movimentazione delle biomasse. Il trasferimento di calore è un'area critica nella pirolisi poiché il processo di pirolisi è endotermico e deve essere fornita una superficie di trasferimento del calore sufficiente a soddisfare il fabbisogno di calore del processo. La pirolisi della biomassa offre un modo flessibile di convertire la materia organica in prodotti energetici, che possono essere utilizzati con successo per la produzione di calore, energia e sostanze chimiche.

Una vasta gamma di materie prime di biomassa può essere utilizzata nei processi di pirolisi. Il processo di pirolisi dipende molto dal contenuto di umidità della materia prima, che dovrebbe essere di circa il 10%. A contenuti di umidità più elevati si producono alti livelli di acqua e, a livelli più bassi, c'è il rischio che il processo produca solo polvere invece di olio. 

I rifiuti ad alta umidità, come i fanghi e gli scarti della lavorazione della carne, richiedono un'essiccazione prima di sottoporsi a pirolisi.

Inoltre, il bio-carbone prodotto può essere utilizzato in azienda come eccellente ammendante del terreno in quanto altamente assorbente e quindi aumenta la capacità del suolo di trattenere acqua, sostanze nutritive e prodotti chimici agricoli, prevenendo la contaminazione dell'acqua e l'erosione del suolo. 

L'uso del bio-carbone come ammendamento del suolo tende anche a compensare molti dei problemi associati alla rimozione dei residui colturali dal terreno.

La pirolisi della biomassa ha richiamato molta attenzione per la sua alta efficienza e per le buone caratteristiche di produttore di energia in modo “green”. 

Fornisce, inoltre, un'opportunità per la lavorazione di residui agricoli, scarti di legno e rifiuti solidi urbani convertendoli in energia pulita. 

Inoltre, la produzione di biochar attraverso la pirolisi, potrebbe fare una grande differenza nelle emissioni di combustibili fossili in tutto il mondo e agire come uno dei principali attori nel mercato globale del carbonio, con la sua tecnologia di produzione robusta, pulita e semplice.

Scritto da Gianclaudio Iannace