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Il futuro è nella bioenergia, elettricità da paglia, alghe e scarti agroindustriali

16 luglio 2015

In un futuro non lontano l’energia elettrica sarà prodotta da biogas ottenuto con paglia, microalghe e scarti agroindustriali. Si tratta della cosiddetta ‘bioenergia’, l’energia prodotta dalle biomasse. In questo settore, ricerca e innovazione permettono di ridurre i costi e dimezzare i tempi di produzione del biogas, abbattere gli inquinanti e incrementare le rese energetiche.

I risultati della ricerca nel settore delle bioenergie sono stati presentati all’ENEA nei giorni scorsi durante un workshop organizzato nell’ambito del ciclo di seminari di presentazione dei risultati della Ricerca di Sistema Elettrico.

Nell’occasione è stato fatto il punto sulle innovazioni tecnologiche più recenti: dalla produzione di elettricità da biomasse per sviluppare nuovi processi al fine di ottenere biocombustibili gassosi a più alto valore energetico, alle caldaie a sali fusi e a cicli termodinamici non convenzionali per incrementare le rese energetiche, ai nuovi dispositivi per ridurre le emissioni prodotte dalla combustione delle biomasse.

Per quanto riguarda i biocombustibili gassosi, i ricercatori dell’ENEA hanno realizzato un impianto pilota alimentato a scotta, uno scarto delle industrie casearie, che consente di dimezzare i tempi di produzione del biogas e aumentare del 35% la resa energetica complessiva. Tutto ciò grazie ad un processo di digestione anaerobica a ‘doppio stadio’, con un primo reattore nel quale avviene la degradazione delle biomasse, ed un secondo, in cui si produce biogas.

Risultati molto promettenti sono stati ottenuti utilizzando funghi ruminali, assieme ai microrganismi responsabili della fermentazione anaerobica, per produrre biogas da paglia, ricca di cellulosa, con rese in metano aumentate fino al 68% rispetto a quanto prodotto da un processo convenzionale.

Non solo. Per incrementare la produzione di biogas e, allo stesso tempo, ridurre i costi di produzione della biomassa sono state sfruttate le potenzialità fertilizzanti del digestato, un sottoprodotto della digestione anaerobica, per far crescere colture di microalghe da utilizzarsi per ottenere nuovo biogas dopo il riciclo dei nutrienti.

La ricerca, dunque, sta portando a nuovi sistemi per la valorizzazione energetica di una più ampia varietà di biomasse, in grado di migliorare l’efficienza di conversione in biogas di alghe, scarti lignocellulosici e specie vegetali coltivabili in terreni marginali e utilizzabili per la co-generazione di elettricità e calore in sistemi decentralizzati di piccola-media taglia o per l’immissione come biometano nella rete di distribuzione del gas, dopo un trattamento di pulizia e purificazione del gas.

Nell’ambito della Ricerca di Sistema Elettrico, l’ENEA sta infatti conducendo numerose attività di ricerca e sviluppo sulle tecnologie per la clean-up e l’upgrading del biogas e del syngas, con l’obiettivo di arrivare alla loro validazione in impianti pilota su cui testare processi, materiali e componenti innovativi.

Le attività dei ricercatori si sono rivolte anche verso la rimozione dei contaminanti come ad esempio l’idrogeno solforato o H2S, in modo da ottenere un biocombustibile gassoso, costituito da metano praticamente puro (97-99%). Sono stati studiati e sperimentati sistemi di pulizia di tipo sia chimico-fisico, sia biologico, arrivando anche all’abbattimento totale dell’H2S, per un biogas con contenuto di inquinante intorno a 400 p.p.m. (parti per milione).

Per quel che riguarda invece l’upgrading, ovvero la trasformazione del biogas in biometano, l’attenzione è stata rivolta sia ai processi basati sull’assorbimento della CO2 in soluzioni di ammine in fase organica, che limitano la corrosione degli impianti e i consumi di energia rispetto a quelli attualmente in uso, sia a quelli basati sulla formazione/dissociazione selettiva di gas idrati che consentono di arrivare ad una miscela con un contenuto in metano pari all’80% in un solo passaggio.

Nel Centro ENEA della Trisaia è stato invece studiato e sperimentato su un impianto pilota un processo per la conversione in metano (bio-SNG) del syngas ottenuto dalla gassificazione di biomasse lignocellulosiche, basato sull’azione combinata di sorbenti per la cattura della CO2.

Sul fronte della lotta all’inquinamento, presso il Centro Ricerche ENEA di Saluggia, sono stati effettuati test sperimentali per la riduzione delle emissioni di inquinanti dagli impianti di combustione delle biomasse. Grazie allo sviluppo di filtri ceramici innovativi di tipo “wall-flow” in carburo di silicio, attivati con un catalizzatore a base di ferrite di rame, i test hanno dimostrato elevate efficienze (> 92%) di abbattimento del particolato fine nei fumi di combustione di caldaie alimentate a biomasse legnose. I filtri sono poi rigenerati a intervalli prestabiliti mediante un dispositivo a microonde che, operando direttamente sul filtro, consente di ridurre i tempi necessari per la rigenerazione e i relativi consumi di energia.

Per maggiori informazioni:

Vito Pignatelli, Responsabile Laboratorio Biomasse e Biotecnologie per l'Energia, Centro Ricerche Casaccia, vito.pignatelli@enea.it

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