Grandi quantità di residui agricoli, derivanti dalle attività di coltivazione, sono una fonte interessante di approvvigionamento energetico per i processi di produzione per gli utilizzi domesticinelle aree rurali delle zone interessate alla produzione stessa di queste biomasse energetiche. 

Generalmente le biomasse energetiche e in particolare i residui agricoli disponibili vengono utilizzati in modo inefficiente o bruciati all'aperto per pulire i campi al fine di predisporre la successiva coltivazione.

In media vengono generate 1,5 tonnellate di residui colturali a seguito della produzione di 1 tonnellata del prodotto principale. 

Inoltre, notevoli quantità di residui secondari vengono prodotte dal comparto agro-industriale che trasforma prodotti agricoli come canna da zucchero, barbabietola, pomodori, frutta e verdura.

 

residui delle colture agricole,se non utilizzato come biomasse energetiche, hanno un costo di smaltimento ad essi associato. 

Pertanto, i processi di conversione "waste-to-energy" per la produzione di calore e di energia elettrica e, in alcuni casi, per la produzione di carburante per autotrazione, possono avere un buon potenziale economico e di mercato. 

Questi processi di conversione, hanno un valore particolarmente significativo nelle applicazioni delle comunità rurali e sono ampiamente utilizzati in paesi come Svezia, Danimarca, Paesi Bassi, Stati Uniti, Canada, Austria e Finlandia.

La densità energetica e le proprietà fisiche dei rifiuti che possono essere utilizzati come biomassa energetica di derivazione agricola, sono fattori critici per le considerazioni di economicità circa il loro utilizzo e devono essere ben valutate per abbinare la materia prima alla piu’ corretta tecnologia di lavorazione dellebiomasse energetiche.

Esistono sei tecnologie generiche per la lavorazione dellebiomasse energetiche:

  1. la combustione diretta 
  2. la digestione anaerobica (per il biogas ricco di metano),
  3. la fermentazione (degli zuccheri per gli alcoli)
  4. l'estrazione dell'olio (per il biodiesel)
  5. la pirolisi (per biochar, gas e oli)  
  6. lagassificazione (per monossido di carbonio e syngas ricchi di idrogeno). 

Queste tecnologie possono quindi essere seguite da una serie di trattamenti secondari (stabilizzazione, disidratazione, upgrading, raffinazione) a seconda dei prodotti finali specifici.

È noto che le centrali elettriche che utilizzano residui agricoli conferiti in balle sono generatori di energia efficienti ed economici. 

Residui come buccia di riso ,paglia di grano e pannocchie di mais sono una fonte di energia facilmente sfruttabile, in particolare se possono essere utilizzati sul posto per fornire energia in cogenerazione .

La selezione delle tecnologie di elaborazione deve essere coerente con la natura e la struttura dellebiomasse energetiche che si intende utilizzare. 

Si può considerare che la combustione diretta o la gassificazione della biomassa energetica sono appropriate quando sono richiesti calore ed energia.

La digestione anaerobica, la fermentazione e l'estrazione dell'olio, sono adatte quando sono disponibili rifiuti specifici delle biomasse energetiche che hanno oli e zuccheri facilmente estraibili o contenuti di umidità alta. 

D'altra parte, solo la lavorazione termica delle biomasse energetiche mediante pirolisi può fornire la piattaforma per tutte le suddette forme di prodotto.

Molte tecnologie di trattamento termico per i rifiuti agricoli richiedono che il contenuto di acqua delle biomasse energetiche sia basso (<15 per cento) per un corretto funzionamento. Per queste tecnologie il costo energetico dell'essiccazione può rappresentare una significativa riduzione dell'efficienza del processo e spesso questa esigenza finisce per scoraggiarne l’utilizzo.

Il contenuto di umidità è di grande interesse in quanto corrisponde a uno dei criteri principali per la selezione della tecnologia di processo di conversione dell'energia. 

La tecnologia di conversione termica richiede combustibili con basso contenuto di umidità, mentre quelli con un alto contenuto di umidità, sono più adatti per processi a base biologica come la fermentazione o la digestione anaerobica.

Il contenuto di ceneri della biomassa influenza le spese relative alla manipolazione e alla lavorazione da includere nel costo di conversione complessivo. 

D'altra parte, la composizione chimica della cenere è un parametro determinante nella scelta dell’impianto, poiché dà origine a problemi di incrostazione, sinterizzazione e corrosione.

Scritto da: Gianclaudio Iannace

 

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Pubblicato da Gianclaudio Iannace