Biomassa

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Biomasse

Si intende per biomassa "la frazione biodegradabile dei prodotti, rifiuti e residui di origine biologica provenienti dall’agricoltura (comprendente sostanze vegetali e animali), dalla silvicoltura e dalle industrie connesse, comprese la pesca e l’acquacoltura, nonché la parte biodegradabile dei rifiuti industriali e urbani".[1] Questa è la formulazione prevista dalla Direttiva Europea 2009/28/CE, ripresa da tutta la legislazione ad essa riferente. E quindi, anche se sulla definizione stessa di biomassa vi sono e vi sono stati giudizi non univoci, essa è, al momento, quella universalmente più accettata. In effetti, il concetto di biomassa che si trova in letteratura presenta differenze più o meno forti. Sostanzialmente, si possono dividere le biomasse in due gruppi:

  • Concetto di biomassa dal punto di vista ecologico
  • Concetto di biomassa dal punto di vista energetico: le biomasse sono forme biotiche che possono essere usate come fonti di energia

Biomassa dal punto di vista storico[modifica | modifica sorgente]

Dal punto di vista storico, il concetto di biomassa è stato introdotto negli anni venti del XX secolo. All'epoca, lo scienziato Vladimir Ivanovič Vernadskij (1863–1945) cercò di valutare quale fosse la massa di tutti gli esseri viventi.[2] Egli presentò le sue stime per la prima volta nel 1922 o 1923, quando tenne le sue conferenze di geochimica a Parigi[3]. Un saggio per la conferenza è stato pubblicato nel 1924 in francese. Dopo ulteriori considerazioni, Vernadsky ha fatto seguire un libriccino in lingua russa.[4]

Nelle sue riflessioni, Vernadskij non usò ancora il concetto di "biomassa": esso fu introdotto un anno più tardi. L'introduzione di tale parola avvenne grazie allo zoologo tedesco Reinhard Demoll (1882–1960).[5] Il termine è stato ripreso nel 1931 dall'oceanografo Lev Aleksandrovich Zenkevich (1889–1970):

« Con biomassa (Demoll) si indica la quantità di sostanza costituita da organismi viventi per unità di superficie o di volume. »
(Lev Aleksandrovich Zenkevich, Fish-food in the Barents Sea. (Introduction). Reports of the first Session of the State Oceanographical Institute (Mosca, 14-22 aprile 1931)[6])

Zenkevich e prima di lui Demoll hanno definito biomassa quella massa che tutti gli organismi viventi di una particolare area possiedono insieme. Ecco la prima definizione del concetto di biomassa ecologica, che è ancora usato.

Zenkevich influenzò la prima pubblicazione scientifica in cui compare per prima volta nel titolo la parola biomassa. Questo studio è opera di un russo. Nel 1934 il biologo acquatico Veniamin Grigor'evič Bogorov (1904–1971) pubblica il suo studio Seasonal Changes in Biomass of Calanus finmarchicus in the Plymouth Area in 1930.[6]

Bogorov si occupò della biomassa dei copepodi nelle acque di Plymouth. Egli individuò la biomassa di una data popolazione, vale a dire gli individui di una specie all'interno di una determinata area, che insieme formano una comunità riproduttiva. Dallo studio di Bogorov si evince che misurò la biomassa solo dopo che gli organismi catturati furono asciugati con cloruro di calcio.[7] Misurò pertanto il loro peso secco. In tal modo Bogorov ha sviluppato una seconda definizione del concetto ecologico di biomassa.[8]

  • Biomassa (Bogorov 1934): massa a secco di tutti gli individui in una popolazione

Biomassa dal punto di vista energetico[modifica | modifica sorgente]

Si possono definire "biomasse" quei prodotti di origine forestale o agricola (includendo i loro residui ed escludendo i rifiuti urbani o zootecnici), provenienti cioè da colture, energetiche o tradizionali. Le biomasse ed i combustibili da esse derivate emettono nell'atmosfera, durante la combustione, una quantità di anidride carbonica più o meno corrispondente a quella che viene assorbita in precedenza dai vegetali durante il processo di crescita. L'impiego delle biomasse ai fini energetici non provoca quindi il rilascio di nuova anidride carbonica , principale responsabile dell'effetto serra. Altri vantaggi ecologici:

  • biodegradabilità (in caso di versamenti accidentali di biocombustibile);


Svantaggi:

  • Per necessità economiche di funzionamento è una forma opposta a politiche di minimizzazione della produzione dei rifiuti
  • Grandi aree a causa della bassa densità energetica;
  • Richiesta di utilizzo di fertilizzanti;
  • Problemi di logistica per la fornitura della risorsa;
  • Problemi di condizione ambientale/meteo;
  • Produzione annua non costante.

Tipi di biomasse[modifica | modifica sorgente]

Le biomasse possono essere caratterizzate da 3 diversi criteri:

  • il contenuto di acqua (la biomassa si trova in condizioni fresche o è stata asciugata?)
  • la sua origine (la biomassa proviene da piante, animali?)
  • vitalità (ci sono organismi morti o vivi al suo interno?)

Biomasse secondo origine:

  • Fitomassa: la biomassa proviene da piante
  • Zoomassa: la biomassa proviene da animali
  • Biomassa microbica: la biomassa proviene da microorganismi.[9]

Biomassa secondo vitalità.

  • Biomassa vivente: è costituita da elementi viventi
  • Biomassa morta: è costituita da elementi morti

Resa energetica[modifica | modifica sorgente]

Le piante hanno la capacità di trasformare l'energia solare in energia chimica. Questo processo può avvenire mediante la seguente reazione

  • Acqua + anidride carbonica + energia ---> carboidrato + ossigeno

L'efficienza energetica globale della formazione di carboidrati è rappresentata da

  • il rapporto tra biomassa ottenuta ed energia solare disponibile che dipende anche dalla quantità di radiazione intercettata e dall'efficienza della fotosintesi.

L'efficienza energetica della fotosintesi dipende dal percorso seguito a livello di percorso molecolare ( si possono distinguere tra piante di tipo C3 e di tipo C4)


Composizione delle biomasse[modifica | modifica sorgente]

La biomassa è composta principalmente da organismi vivi o morti, che a loro volta sono costituiti da una varietà di composti diversi. I composti quantitativamente più importanti possono essere raggruppati in tre classi di composti:

  • Carboidrati: rappresentano la maggior parte della biomassa e sono costituiti da carbonio, ossigeno e idrogeno. Essi sono, per esempio, come monomeri (zuccheri semplici o monosaccaridi) il glucosio (o destrosio) e il fruttosio (o levulosio), come dimeri (disaccaridi) il saccarosio (zucchero di canna e di barbabietola), infine come polimeri (polisaccaridi) l'amido e la cellulosa;
  • Grassi;
  • Proteine.

Produzione di biomassa a scopi energetici[modifica | modifica sorgente]

Le biomasse incidono sul 15% degli usi energetici primari nel mondo (55 milioni di TJ/anno)

I paesi in via di sviluppo ricavano il 38% del loro fabbisogno energetico dalle biomasse.

Biocarburanti[modifica | modifica sorgente]

Exquisite-kfind.png Per approfondire, vedi Biocarburante.

Dalla fermentazione dei vegetali ricchi di zuccheri, come canna da zucchero, barbabietole e mais, spesso prodotti in quantità maggiori al fabbisogno, si può ricavare l'etanolo o alcool etilico, che può essere utilizzato come combustibile per i motori endotermici, in sostituzione della benzina. Dalle biomasse oleaginose (quali ad esempio la colza e la soia) si può ricavare per spremitura e transesterificazione il cosiddetto biodiesel.

Tramite opportuno procedimento è inoltre possibile trasformare le biomasse di qualsiasi natura in BTL (Biomass to liquid), un biodiesel, ottenuto appunto da materiale organico di scarto o prodotto appositamente con colture dedicate.

Lo sfruttamento di nessuna di queste fonti può comunque prescindere da valutazioni sull'EROEI complessivo, ossia sul rapporto tra energia ottenuta ed energia impiegata nella produzione.

Ne esistono diversi: il bioetanolo, il biodiesel, il biometanolo, il biodimetiletere, gli idrocarburi sintetici, il bioidrogeno, gli olii vegetali.

Conseguenze negative dal punto di vista socio-ambientale

  • Utilizzo di terre coltivabili non per alimentare la popolazione ma per alimentare le macchine.
  • Innalzamento del prezzo delle materie prime soprattutto nei paesi del Terzo Mondo. Fra i problemi quello di creare insicurezza alimentare.
  • Se le tecniche di coltivazione sono monocolturali questo riduce la biodiversità, aumenta l'erosione del suolo e il rischio di insetti e batteri che distruggano le coltivazioni.

Short rotation forestry[modifica | modifica sorgente]

Una tipologia particolare di biomassa è quella legnosa o erbacea coltivata attraverso colture dalla veloce crescita, come il miscanto e il pioppo, per alimentare centrali elettriche a biomasse.

Fra le sperimentazioni in questa tipologia di biomassa una risorsa molto promettente pare essere il miscanto. Secondo le stime dell'Environmental Research Institute del Galles, se il Miscanto venisse piantato sul 10% delle aree coltivabili europee potrebbe fornire fino al 9% dell'energia elettrica consumata dall'intero continente. In Italia le sperimentazioni sul miscanto vengono condotte dall'ENEA in Sicilia.

Biogas[modifica | modifica sorgente]

Oltre ai vegetali coltivati, anche i rifiuti vegetali e liquami di origine animale possono essere sottoposti a digestione o fermentazione anaerobica (cioè in assenza di ossigeno). La biomassa viene chiusa in un digestore (ad esempio realizzato con la tecnologia UASB) nel quale si sviluppano microorganismi che con la fermentazione dei rifiuti formano il cosiddetto biogas. Dopo trattamento depurativo, questo può essere usato come carburante, combustibile per il riscaldamento o il raffreddamento e per la produzione di energia elettrica. Anche dai rifiuti raccolti nelle città si può ricavare energia.

Biomassa secca e legna ecologica[modifica | modifica sorgente]

Acquisisce sempre più importanza e ogni anno cresce la produzione di legna ecologica e biomassa secca ottenute dallo sfruttamento razionale delle foreste. La biomassa secca e la legna ecologica per dirsi tali devono avere queste caratteristiche:

  • abbattimento di piante già morte senza intaccare alberi vivi
  • biomassa secca, foglie, rametti, scarti lavorazioni agricole, potature di parchi e giardini, metodo del ramo bello annuale
  • sfruttamento razionale delle foreste metodo della matricina per piccole strisce di bosco o 1 pianta ogni 4
  • salvaguardia alberi secolari, generi protetti, boschi storici, habitat, ecosistema
  • lavorazione ecologica (sega a mano, sega elettrica, cippatrice elettrica, accetta, macete, scure)
  • assenza di spese aggiuntive di costi energetici di trasporto via nave e via terra per migliaia di chilometri
  • retribuzione 25 € per ogni ora di lavoro applicata

Utilizzo delle biomasse in Italia[modifica | modifica sorgente]

Un uso diffuso delle biomasse lo si riscontra in tutta Italia. Alcuni impianti, come quello di Dobbiaco, producono anche energia termica attraverso teleriscaldamento.

Note[modifica | modifica sorgente]

  1. ^ Direttiva 2009/28/CE
  2. ^ V. Vernadskij: The Biosphere. New York 1998, p. 70. ISBN 0-387-98268-X
  3. ^ V. I. Vernadsky: La Géochimie. Paris 1924.
  4. ^ V. I. Vernadsky: биосфера [Biosfera]. Leningrad 1926.
  5. ^ R. Demoll: Betrachtungen über Produktionsberechnungen. In: Archiv für Hydrobiologie. 18 (1927), p. 462.
  6. ^ a b V. G. Bogorov: Seasonal Changes in Biomass of Calanus finmarchicus in the Plymouth Area in 1930. In: Journal of the Marine Biological Association of the United Kingdom (New Series). 19 (1934), p. 585–612 DOI: 10.1017/S0025315400046658 (pdf)
  7. ^ V. G. Bogorov: Seasonal Changes in Biomass of Calanus finmarchicus in the Plymouth Area in 1930. In: Journal of the Marine Biological Association of the United Kingdom (New Series). 19 (1934), p. 589. DOI: 10.1017/S0025315400046658 (pdf)
  8. ^ N. A. Campbell, J. B. Reece: Biologie. München 2006, ISBN 3-8273-7180-5, S. 1414, 1500.
  9. ^ U. Gisi: Bodenökologie. Stuttgart/ New York 1997, ISBN 3-13-747202-4 zitiert nach R. Skorupski: Bestimmung der mikrobiellen Biomasse mit Bodenatmungskurven. Berlin 2003, S. 9 pdf

Bibliografia[modifica | modifica sorgente]

Voci correlate[modifica | modifica sorgente]

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