Biomassa

Cos'è
Col termine biomassa si intendono i materiali di origine organica, dal plancton, agli alberi, ai tessuti organici, ad esclusione dell'acqua, dell'anidride carbonica o del metano ( in quanto privi di traccia delle sintesi tipiche degli organismi viventi). La maggior parte delle biomasse presenti sulla Terra è di origine vegetale, e su queste è catalizzata sia la ricerca sia lo sfruttamento e l'utilizzo.

La produzione di biomassa vegetale avviene grazie allo sfruttamento dell'energia solare, attraverso i processi di fotosintesi clorofilliana: foreste e colture, ad esempio. Residui dell'industria agroalimentare e agroindustriale, o dalla componente organica della raccolta differenziata dei rifiuti solidi urbani (RSU) rappresentano anch'essi processi di produzione e sfruttamento di biomassa vegetale.

Quali risorse, le biomasse, siano esse di origine vegetale siano esse di origine animale, rappresentano una delle più significative fonti rinnovabili di alimenti, energia e materie prime. L'importanza del loro sfruttamento è in particolar modo legata alle emissioni di CO2 evitabili, in quanto la CO2 emessa è destinata al riassorbimento, all'interno del ciclo del Carbonio, e quindi, attraverso la fotosintesi, alla produzione di nuova biomassa.

Composizione della biomassa

I composti principali di riferimento per le biomasse vegetali possono essere indicati in: cellulosa, l'emicellulosa e lignina. Le quantità relative variano ovviamente a seconda della specie e dell'età della pianta.

La cellulosa: il principale costituente della biomassa lignocellulosica (30-60% in peso). Nelle piante legnose la sua presenza è comunque sempre anche accompagnata dall' emicellulosa e dalla lignina.

L'emicellulosa: partecipa per il 10-40% alla biomassa lignocellulosica.

La lignina: partecipa alla massa lignocellulosica per il 10-30%, a seconda della specie. Significativa della lignina è la sua capacità di legare tra loro le fibre e conferire quindi compattezza e resistenza alla pianta.

Per quello che concerne la trattazione in oggetto, si farà riferimento in particolar modo alla biomassa vegetale come combustibile per usi civili, per quanto sia corretto ricordare che tramite processi di trasformazione bio e termochimici dalla biomassa vegetale, è inoltre possibile ottenere una gran varietà di prodotti quali carburanti "verdi", paste cartarie, zuccheri, etc.

Per biomassa vegetale consideriamo quindi:

• legna: in ciocchi. Ricavata dal taglio dei boschi;
  
• cippato: legno sminuzzato. Ricavato, ad esempio, dagli scarti delle potature e dalla manutenzione boschiva;
  
• pellet: “pastiglie” di legno macinato e pressato. Ricavate generalmente dalle segature vergini degli scarti della lavorazione del legno;
  
• tronchetti: in bricchetti di forma cilindrica, solitamente cava al centro. Ricavati dalle segature e dai residui di lavorazione del legno.

La legna

Legna, ramaglie, sfridi, potature, etc. una volta essiccata rappresenta una significativa fonte energetica alternativa.

Oltre alla cellulosa, l'emicellulosa e la lignina, la legna contiene molta acqua e una componente resinosa (soprattutto abeti e pini).
A causa del contenuto di acqua è necessario accertarsi della corretta stagionatura o essicazione: ovvero la legna deve possedere il corretto grado di umidità, che normalmente deve aggirarsi intorno al 10-15%. Abbinando ad una giusta stagionatura anche la corretta conservazione e stoccaggio è quindi possibile ottenere dalla legna un combustibile dotato di ottima resa e poco inquinante.

In base al peso in kg di un metro cubo di materiale, la legna può essere divisa in “legna dolce” (300 - 350 kg/m3: abete, pino, pioppo, ontano, castagno, salice ) e “legna forte” (350 - 400 kg/m3: olmo, quercia, leccio, faggio, frassino ). Nell'ambito del riscaldamento domestico, grazie alla sua combustione più lenta, quella “forte” è preferibile.

Ai fini del riscaldamento, i legnami possono essere suddivisi in:

• qualità ottima: quercia, frassino, faggio, acero e gli alberi da frutto escluso il ciliegio
  
• qualità discreta: castagno, betulla e ontano
  
• qualità accettabile: tiglio, pioppo e salice

Sono comunque possibilmente da evitare legnami con alto contenuto di resine.

Da considerare inoltre l'importanza del fattore di crescita: la robinia, il pioppo, l'eucalipto, il salice sono infatti piante, per quello che riguarda le nostre latitudini, con un tasso di crescita relativamente rapido: tra i sette e i dieci anni.

Il potere calorifico

Il potere calorifico della legna è dunque dipendente sia dalla densità dovuta al tipo di legno, sia quindi dal grado di umidità contenuto. In conseguenza di queste variabili anche la potenza di stufe e caldaie ne risulta direttamente influenzata. In funzione della sua umidità ( come da catalogo Unical ), può essere indicato in:

In media, per legname ben stagionato, si può far riferimento ad un potere calorifico di 3200 kcal/kg.

Vantaggi

Quale fonte di energia, la legna possiede le seguenti caratteristiche e vantaggi:

• eco-compatibilità
• economicità
• rinnovabilità
• disponibilità locale

In particolar modo per zone montane, dove il reperimento della materia prima non risulta essere un problema, le caldaie a legna rappresentano una valida opportunità.

Cippato

Pur continuando a valere quanto indicato per la legna, è da notare che la frammentazione del legno ne permette lo stoccaggio nei silos di immagazzinamento e il caricamento automatico nelle caldaie.
Le dimensioni della frammentazione sono variabili, comunque nell'ordine di lunghezza e spessore di pochi centimetri. Nella preparazione vengono utilizzati ramaglie e scarti di lavorazione di legno vergine.
Il tasso di umidità normalmente è maggiore di quello presente per il pellet, determinandone quindi una resa inferiore. Necessita di ampi spazi di immagazzinamento; comunemente utilizzato in impianti di dimensioni medio grandi. Il potere calorico di questo combustibile dipende dal tipo di legno utilizzato e dalla umidità residua.
Una delle migliori specie legnosa utilizzata per produrre il cippato è il faggio.

Pellet

I pellet, normalmente in forma di piccoli cilindri compattati ad alta pressione, vengono fabbricati, previa essiccazione, a partire dalle segature residue derivanti della lavorazione del legno.
La densità energetica del pellet, a fronte della pressatura, risulta essere circa del doppio rispetto a quella del legno.
Ottimale per l'alimentazione degli apparecchi di riscaldamento, sia a livello di singola abitazione sia a livello condominiale, ha inoltre il pregio di minimizzare le ceneri residue, che comunque possono essere riutilizzate come fertilizzante.
Le stufe a pellet , rispetto alle tradizionali stufe a legna, hanno il vantaggio di poter dosare il combustibile e quindi consentono un preciso controllo della temperatura tramite normali termostati o cronotermostati. Necessitano di poca manutenzione e sono molto pratiche.

Tronchetti

I tronchetti (detti anche briquettes) sono prodotti tramite pressatura delle segature e di altri residui della lavorazione del legno, hanno normalmente forma cilindrica o a mattonella, tra i 10 e i 25 cm.
L'utilizzo del pellet, grazie alla sua maggior resa e alle sue dimensioni più contenute, ha in parte soppiantato questa tipologia di combustibile. Restano comunque tuttora una valida soluzione per le stufe a legna tradizionali.

Impianti termici per la combustione del legno

Rispetto alle comune tipologie di riscaldamento a gas o a gasolio, l'utilizzo di caldaie a legna rappresentano una buona soluzione alternativa.

Le caldaie a legna si possono suddividere nelle seguenti categorie:

• a tiraggio forzato: a fiamma rovesciata, dotate di ventilatore soffiatore e/o aspiratore a seconda della tipologia. Rappresentano lo standard più avanzato e sono in grado di fornire le resa migliori. In queste caldaia, la fiamma viene obbligata verso il basso, in un'apposita camera di combustione dove, grazie ad un processo di gasificazione, la legna brucia completamente, formando poca cenere. Resa e tiraggio sono ottimizzati e la combustione può essere modulata.
  
• a tiraggio naturale: a differenza di quelle più tecnologicamente avanzate, la regolazione della quantità d'aria necessaria alla combustione, è solitamente regolata semplicemente tramite una valvola termostatica.

La quantità di cenere risulta essere sensibilmente maggiore, a causa della non completa combustione della biomassa, riducendo in questo modo anche la resa dell'impianto.