Biomassa

Si intende per biomassa quella risorsa di origine forestale od agricola in cui sono presenti anche i loro residui (ma non i rifiuti di origine urbana, zootecnica anche se d'origine organica) che può essere usato per fini energetici, ma anche quelle miscele che sono originate dagli esseri viventi (punto di vista ecologico).

Concetto

Finora non si è giunti ad una definizione univoca di Biomassa. In effetti il concetto di biomassa che si trova in letteratura presenta più o meno forti differenze. 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 ecologico

Il concetto di Biomassa, dal punto di vista storico è stato introdotto negli anni venti del XX secolo. All'epoca lo scienziato Wladimir Iwanowitsch Wernadski (1863–1945) cercò di valutare quale fosse la massa di tutti gli esseri viventi. Ha presentato le sue stime per la prima volta nel 1922 o 1923, quando ha tenuto le sue conferenze di geochimica a Parigi. Un saggio per la conferenza è stato pubblicato nel 1924 in francese. Dopo ulteriori considerazioni Vernadsky ha fatto seguire un libricino in lingua russa. Nelle sue riflessioni non ha usato ancora il concetto di "biomassa".

Il concetto di Biomassa fu introdotto un anno più tardi. L'introduzione di tale parola è avvenuta grazie allo zoologo tedesco Reinhard Demoll (1882–1960). Die Bezeichnung wurde 1931 aufgegriffen vom russischen Ozeanographen Lev Aleksandrovich Zenkevich (1889–1970):

Zenkevich e prima di lui Demoll hanno definito la 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.

Bogorov si occupò della biomassa del Copepoda nelle acque di Plymouth. Ha individuato 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 ha misurato la biomassa solo dopo che gli organismi catturati sono stati asciugati con cloruro di calcio. Misurò pertanto il loro peso secco. In tal modo Bogorov ha sviluppato una seconda definizione del concetto ecologico di biomassa.

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

Biomassa dal punto di vista energetico

Si può definire "biomassa" come quei prodotti di origine forestale od agricola (includendo i loro residui ed escludendo i rifiuti urbani o zootecnici. Parlando quindi di biomasse si intendono quelle sostanze provenienti 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 limita quindi il rilascio di nuova anidride carbonica , principale responsabile dell'effetto serra. Altri vantaggi ecologici:

• biodegradabilità (in caso di versamenti accidentali di biocombustibile);
• assenza nei fumi di ossidi d'azoto e di particolato;
• stimolazione dell'occupazione in zone rurali economicamente deboli;
• ciclo emissioni anidride carbonica.

Svantaggi:

• 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

Le biomasse possono essere caratterizzate da 3 diversi criteri:

1. il contenuto di acqua (la biomassa si trova in condizioni fresche o è stata asciugata?)
2. la sua origine (la biomassa proviene da piante, animali?)
3. 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.

Biomassa secondo Vitalità.

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

Resa Energetica

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

ed è dipesa 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

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: Essi costituiscono la maggior parte della biomassa e sono composti da carbonio, ossigeno e idrogeno. Essi sono, per esempio, come monomero (zucchero monosaccaride o semplice), glucosio (destrosio), disaccaride (zucchero matrimoniale), saccarosio (zucchero di canna o barbabietola) o un polisaccaride (zucchero multipli), amido e cellulosa.
• Grassi
• Proteine

Produzione di Biomassa a scopi energetici

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 dalle biomasse.

Biocarburanti

Per approfondire, vedi la voce 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.

Short rotation forestry

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.

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

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

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, machete, 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

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

Bibliografia

• Frank Rosillo-Calle, Biomasse. Manuale per un uso sostenibile, Franco Muzzio editore, ISBN 978-88-7413-160-0
• Gianni Comini, Giovanni Cortella, "Energetica Generale", SGE, ISBN 88-86281-15-3

Voci correlate

• Biodiesel
• Biogas
• Cippato
• Economia a bambù
• Economia a legna
• Emissioni zero
• Energie rinnovabili
• Pellet
• Teleriscaldamento
• Agroenergie

Altri progetti

• Wikizionario

• Wikizionario contiene il lemma di dizionario «Biomassa»

Collegamenti esterni

• Esaustiva presentazione sulla produzione di energia da biomasse dell'Università degli Studi di Ferrara
• Federazione italiana uso razionale dell'energia
• Impianto a biomassa, per la produzione di calore a cippato realizzato a Castiglione dei Pepoli abbinato ad una piccola rete di teleriscaldamento
• Impianto di cogenerazione a biomassa legnosa (cippato)con Motore Stirling, Gassificatore e rete di teleriscaldamento
• Informazioni sugli impianti di cogenerazione a biomassa nel sito di un'azienda produttrice
• Atlante delle biomasse
• Unità di Ricerca per le Produzioni Legnose fuori Foresta
• Fonti rinnovabili di energia

Portale Ecologia e ambiente

Portale Energia