I materiali organici, cioè le biomasse, sono protagonisti del sistema energetico, con molte modalità diverse e con tecnologie sempre più evolute e sostenibili. Cosa sono le biomasse come fonte di energia In ambito energetico, si definiscono biomasse tutte le sostanze derivate da organismi viventi che possono essere usate come fonte di energia. È una definizione esauriente che però richiede una precisazione fondamentale. Anche i combustibili fossili (carbone, petrolio, gas naturale) derivano da esseri viventi ma, come indica appunto il termine, si tratta di organismi vissuti nel passato remotissimo che si sono fossilizzati nel corso del tempo. Le biomasse invece provengono da organismi recentissimi, come alberi tagliati da poco o deiezioni animali. Per maggiore chiarezza, quindi, le biomasse si definiscono come materiali organici non fossilizzati. Questa distinzione comporta una differenza fondamentale dal punto di vista dell’approvvigionamento a scopi energetici: i combustibili fossili prima o poi si esauriscono, perché il tempo di fossilizzazione degli organismi recenti rimanda a un futuro talmente lontano da non poter essere preso in considerazione; le biomasse si rinnovano, perché è la vita stessa a rinnovarsi in continuazione. Gli alberi crescono, gli animali nascono e si riproducono. È qui che passa la linea di confine tra fonti non rinnovabili e fonti rinnovabili. Tipologie di biomasse Le biomasse si possono suddividere in tre categorie a seconda della loro origine biologica: biomasse vegetali: comprendono il legno e i residui di attività agricole, forestali e di giardinaggio. Rientrano nel novero anche le colture energetiche, cioè le coltivazioni destinate appositamente a scopi energetici; biomasse animali: sono principalmente deiezioni come il letame, ma anche i rifiuti di origine animale; biomasse microbiche: sono le sostanze organiche presenti nel suolo, risultato dell’opera di decomposizione portata avanti da funghi e batteri. Inoltre, gli stessi microrganismi sono a loro volta una possibile fonte di energia, che si potrà valorizzare sempre più grazie all’innovazione tecnologica. Un modo alternativo di catalogarle si basa sul loro stato fisico: biomasse solide: comprendono il legno, il letame, rifiuti e residui organici; biomasse liquide: possono essere biomasse che si trovano allo stato liquido (come i liquami animali e i reflui civili e industriali) o – sempre più spesso – quelle liquefatte in seguito a un procedimento artificiale, come oli vegetali e biocombustibili liquidi; biomasse gassose: si tratta essenzialmente del biogas, un gas prodotto sinteticamente e utilizzato come biocombustibile. A quale scopo possono essere utilizzate le biomasse? Nella produzione di energia, la differenza fondamentale è quella fra l’uso tradizionale e quello moderno. L’uso tradizionale consiste nella semplice combustione di biomasse di facile reperibilità (come letame e legname) a scopi immediati. Quindi per esempio in cucina e per riscaldare attraverso forni, camini o stufe. L’uso moderno consiste invece nel coltivare appositamente le biomasse, oppure trasformarle opportunamente per poi utilizzarle a livello industriale, in modo da massimizzare l’efficienza, la sicurezza per la salute e la sostenibilità. In particolare, oggi il legno grezzo è sostituito spesso da pellet di legno di alta qualità, economici ed efficienti: si usano per il riscaldamento degli ambienti e per riscaldare l’acqua, sia per gli usi sanitari sia per alimentare i sistemi di aria condizionata. Sempre tramite la combustione, le biomasse possono essere impiegate per produrre elettricità rinnovabile: a questo scopo si possono usare biogas e biocombustibili liquidi e solidi. Inoltre, si prestano a numerosi utilizzi per produrre altre sostanze: in questo caso non vengono bruciate ma sottoposte a procedimenti chimici. L’applicazione più nota è la produzione di biocarburanti: per esempio il bioetanolo, il metanolo e il biodiesel, alternative più sostenibili per l’alimentazione dei veicoli rispetto alla benzina, al metano e al diesel convenzionale. Altri biomateriali ottenuti dalle biomasse possono avere applicazioni in numerosi campi: dai biofertilizzanti in agricoltura alle bioplastiche nell’industria chimica, fino ai biocosmetici. Come funziona una centrale e come si ottiene energia Un centrale a biomasse è un impianto per la produzione di elettricità che usa come fonte di energia le biomasse (che possono essere solide, liquide o gassose). Il funzionamento è analogo a quello delle centrali termoelettriche alimentate a combustibili fossili: il calore generato dalla combustione riscalda un fluido (tipicamente l’acqua) fino all’evaporazione, e il vapore prodotto aziona una turbina elettrica. Come nelle centrali termoelettriche convenzionali, parte del calore generato si disperde nell’ambiente senza contribuire alla produzione di elettricità. Questo calore residuo si può recuperare e utilizzare per il riscaldamento degli ambienti o dell’acqua: è la tecnica chiamata cogenerazione (generazione simultanea di energia elettrica e termica), che può contribuire sensibilmente all’efficienza complessiva del sistema energetico. Tecnologie e processi di conversione delle biomasse Le principali tecniche impiegate per convertire le biomasse in energia o in biomateriali sono: combustione diretta: serve a generare elettricità e calore. Avviene in impianti appositi – le caldaie a biomasse – che possono variare nelle caratteristiche tecniche a seconda del tipo di biomassa utilizzata; gassificazione: è una tecnica per trasformare la biomassa grezza in biogas (gas di sintesi), che a sua volta viene usato per generare elettricità tramite combustione oppure ulteriormente convertito in biocarburante per i trasporti; pirolisi: consiste nella decomposizione delle biomasse in componenti più semplici (solide, liquide e gassose), con le quali si genera elettricità in modo più efficiente; digestione anaerobica: è un processo biologico con cui determinati microrganismi degradano le biomasse. Il risultato è anche in questo caso una miscela di biogas da usare per produrre energia elettrica e termica. Vantaggi e sfide dell’energia da biomasse Il vantaggio più immediato delle biomasse per la produzione di energia consiste nella proprietà di essere fonti rinnovabili. Inoltre, rispetto ad altre fonti rinnovabili, si reperiscono facilmente ovunque, possono essere stoccate e sono in grado di generare elettricità nella quantità voluta e in qualsiasi momento, indipendentemente dall’ora del giorno e dalle condizioni atmosferiche. Perciò l’utilizzo moderno delle biomasse, effettuato in modo responsabile e sostenibile, contribuisce alla transizione energetica verso un sistema più pulito: è quindi un beneficio per il clima e di conseguenza anche per la salute umana. Al contrario, l’uso tradizionale delle biomasse grezze per le attività domestiche può causare danni alla salute delle persone per via delle polveri sottili emesse dalla combustione in ambienti chiusi. Perciò la sfida, soprattutto nei Paesi in via di sviluppo, è quella di abbandonare progressivamente queste abitudini a favore di tecnologie per la cucina e il riscaldamento più efficienti e salutari. Dal punto di vista degli impatti ambientali, è importante che il consumo delle risorse sia gestito in modo responsabile e sostenibile: per quanto riguarda per esempio il legno, occorre garantire una continua sostituzione degli alberi abbattuti, e in ultima analisi evitare di contribuire alla deforestazione. Lo scenario internazionale Secondo i dati dell’Agenzia internazionale per le energie rinnovabili (International Renewable Energy Agency – IRENA), le biomasse rappresentano tre quarti dell’uso totale di fonti rinnovabili nel mondo. In questo dato però è rilevante il loro uso tradizionale per scopi domestici, ancora molto diffuso, che non viene considerato di solito nei conteggi delle fonti rinnovabili. L’uso delle biomasse per la produzione di elettricità è in costante aumento a livello globale: la capacità installata complessiva di tutte le centrali del mondo è più che raddoppiata dal 2011 al 2023, passando da 72.652 MW a 150.261 MW. La frazione nettamente più rilevante è quella dei combustibili solidi, che con 104.588 MW compongono quasi il 70% del totale. A livello di singoli Paesi, il primato spetta alla Cina, con un totale di 31.255 MW (di cui 16.880 MW, pari al 54%, di biomasse solide), segue a distanza il Brasile con 17.596 MW (al 97% biomasse solide). L’Italia presenta cifre più basse ma un quadro più equilibrato, con 701 MW di biomasse solide, 1429 MW di biogas, 909 MW di biomasse liquide e 396 MW di rifiuti rinnovabili, per un totale di 3435 MW (con un aumento del 52% rispetto ai 2262 MW del 2011). Gli sviluppi futuri In futuro per le biomasse si prevede una doppia strada. Da un lato, l’uso tradizionale diminuirà sensibilmente, in linea con il settimo (Energia pulita e accessibile) dei 17 Obiettivi di Sviluppo Sostenibile delle Nazioni Unite. Anzi dovrebbe scendere a zero nel 2030, secondo lo scenario Net Zero Emissions dell’Agenzia Internazionale per l’Energia (International Energy Agency – IEA). Dall’altro lato, l’uso moderno e sostenibile delle biomasse continuerà a crescere: lo stesso scenario prevede entro il 2030 un aumento dell’83% rispetto al 2022. Questo però dipenderà anche dalle politiche a livello globale. Perciò la IEA raccomanda ai decisori di riconoscerne i benefici per la transizione energetica e stabilire cornici normative adatte a incentivarne la produzione e l’uso come fonti rinnovabili. Inoltre, la IEA invita le amministrazioni a favorire l’integrazione nel sistema energetico delle tecnologie per la produzione di energia a partire dai rifiuti organici: una soluzione che inserisce le biomasse a pieno titolo non solo nel filone generale della sostenibilità ma anche in quello dell’economia circolare.
