Energia dalla biomassa

Introduzione
Con il termine "biomassa" ci si riferisce a diversi tipi di risorse - come ad esempio alberi, erba, foreste, prodotti agricoli e rifiuti urbani - che possono essere sfruttati per produrre energia pulita. La biomassa è una fonte di energia rinnovabile perchè l'energia che contiene deriva dal sole. Attraverso la fotosintesi, la clorofilla delle piante cattura l'energia solare convertendo in carboidrati l'anidride carbonica contenuta nell'aria e nell'acqua presente nel terreno.
Quando i carboidrati vengono bruciati, si scompongono nuovamente in anidride carbonica e acqua, rilasciando l'energia solare che contenevano: in questo modo la biomassa funziona come una specie di batteria naturale che accumula energia solare.
Il modo più comune per catturare questa energia è proprio bruciando la biomassa, per produrre calore, vapore ed elettricità, ma negli ultimi anni si è visto che ci sono altri modi più efficienti e puliti per usare la biomassa: ad esempio può essere usata per produrre combustibili liquidi, oppure può essere trasformata in gas combustibili attraverso un processo chiamato "gassificazione".
In generale ci sono due approcci usati per produrre energia: coltivare piante specificatamente per scopi energetici (tra queste ricordiamo il panico verga e il salice) oppure utilizzare i residui di piante adoperate per altri impieghi.
Gli alberi e le graminacee, in particolare quelle native di una certa zona, sono le coltivazioni migliori per produrre energia, ma anche altri tipi di piante, come il mais, vengono attualmente impiegati per scopi energetici anche se violano un po' i principi di agricoltura sostenibile.


Coltivazioni energetiche
Vediamo un po' le caratteristiche delle diverse coltivazioni.
Alberi
Oltre al fatto di crescere velocemente, alcuni tipi di alberi crescono nuovamente dopo essere stati tagliati raso terra con una procedura chiamata "ceduazione". Il rinnovamento delle piante in seguito al taglio avviene con nuovi fusti (chiamati polloni) originati da gemme presenti sulla ceppaia; questo permette il taglio degli alberi circa ogni 3-8 anni, per 20/30 anni prima di essere reimpiantati. Questi alberi sono anche chiamati "piantagioni a breve rotazione", un esempio tipico è il pioppo.
Graminacee
Il panico verga e altre specie native di graminacee crescono in fretta e possono essere tagliate molte volte per più di 10 anni prima di essere reimpiantate.
Altre coltivazioni
Un terzo tipo di coltivazioni include le piante erbacee annuali, solitamente coltivate per scopi alimentari (come il mais o il sorgo). Dato che devono essere ripiantate ogni anno, però, richiedono un maggiore uso di fertilizzanti, pesticidi ed energia.
Piante oleose
Piante come la soia e il girasole producono olio, che può essere usato per fabbricare carburanti. Queste coltivazioni, tuttavia,  potrebbero non essere sostenibili nel lungo periodo.


Residui provenienti da biomassa
La biomassa può essere anche ricavata da residui di piante utilizzate precedentemente per altri scopi: la silvicoltura, l'agricoltura e le industrie manifatturiere generano rifiuti vegetali e animali in grandi quantità. Anche i rifiuti urbani, come l'immondizia o i liquami, sono delle fonti di energia da biomassa.
Silvicoltura
I rifiuti provenienti dalla silvicoltura sono attualmente la risorsa più utilizzata per produrre calore e energia; le più grandi risorse di rifiuti legnosi sono i rami lasciati a terra dopo le operazioni di raccolta del legname.
Agricoltura
Come nel caso della silvicoltura, anche in agricoltura si producono molti scarti. Alcuni devono essere lasciati sul posto per reintegrare i nutrienti del terreno, ma altri possono essere utilizzati per produrre carburante. Le fattorie poi producono molti rifiuti umidi sotto forma di letame.
Città
Le persone generano biomassa di scarto in diversi modi, come i "rifiuti legnosi urbani" (imballaggi, mobili, ecc...), residui biodegradabili (carta, cibo, rifiuti da giardino, ecc...) e gas emessi dalle discariche quando l'immondizia si decompone.


La conversione della biomassa in energia
Il più antico metodo per convertire la biomassa in energia, usato per centinaia di anni, consisteva semplicemente nel bruciarla per produrre calore. Questo poteva essere usato direttamente per il riscaldamento, per cucinare e per i processi industriali, oppure indirettamente per produrre elettricità. Il problema di bruciare la biomassa è che la maggior parte dell'energia viene persa e può produrre fumi inquinanti se il processo non è monitorato. Un approccio che può aumentare l'uso dell'energia proveniente da biomassa nel breve periodo è bruciarla nelle centrali elettriche, mescolandola col carbone, in un processo chiamato "coalimentazione". La biomassa può sostituire più del 20% del carbone usato in una caldaia. I benefici associati alla coalimentazione con biomassa includono bassi costi operativi, riduzione di emissioni nocive e una maggior sicurezza energetica.
Esistono numerosi processi in cui la biomassa è convertita in energia senza essere bruciata: queste tecnologie convertono la biomassa grezza in combustibili gassosi, liquidi o solidi che possono essere usati direttamente in una centrale elettrica per generare energia.
I carboidrati presenti nella biomassa, che sono composti da ossigeno, carbonio e idrogeno, possono essere scissi in diversi prodotti chimici, alcuni dei quali sono dei carburanti funzionali.
Questa conversione può essere fatta in tre modi:
- Termochimico. Quando i materiali vegetali sono riscaldati ma non bruciati, la scissione produce elementi gassosi, liquidi e solidi.
- Biochimico. I batteri, i lieviti e gli enzimi scindono i carboidrati. La fermentazione converte la biomassa liquida in alcool, che è un combustibile.
- Chimico. Gli olii provenienti dalla biomassa (come la soia e l'olio di canola) possono essere convertiti chimicamente in un combustibile liquido simile al diesel e in additivi per la benzina.


Benefici per l'ambiente
L'energia proveniente da biomassa porta numerosi benefici per l'ambiente , come la riduzione dell'inquinamento dell'aria e dell'acqua, l'aumento della qualità del suolo e il miglioramento dell'habitat della fauna selvatica.


Conclusioni
Oltre a molti benefici ambientali, la biomassa offre tanti benefici economici e di sicurezza energetica. Coltivando in loco i carburanti che ci servono, si riduce l'importazione del petrolio e si riducono le problematiche dovute ad un futuro esaurimento di questa fonte energetica.