4.1.1 La trasformazione energetica delle biomasse

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L’impianto pilota del CRA è costituito da una caldaia (generatore di vapore) di 348 kW (300.000 kCal/h) a griglia mobile, con un sistema di alimentazione della biomassa a doppia coclea. La struttura è in grado di produrre 500 kg/h di vapore saturo a 1,2 MPa che viene poi fatto espandere in una turbina da 20 kW su cui è calettato un alternatore per la produzione di energia elettrica da immettere in rete.

Impianto pilota del CRA per la trasformazione energetica delle biomasse

Il vapore allo scarico della turbina viene fatto condensare in uno scambiatore vapore/acqua per la produzione di acqua calda a circa 90° C che, attraverso una rete di teleriscaldamento, viene a sua volta impiegata per riscaldare gli ambienti del CRA-ING. L’impianto è dotato, inoltre, di uno scambiatore di calore fumi/aria che svolge una duplice funzione: utilizzare il cascame energetico dei fumi di scarico della caldaia ad alta temperatura per un eventuale utilizzo in una turbina a gas a combustione esterna; studiare la formazione di scorie di fusione sulla griglia che l’uso di combustibile solido con basse temperature di fusione delle ceneri comporta. Tale prodotto può, infatti, disturbare il regolare processo di combustione, alterandone i flussi di aria primaria e favorendo il surriscaldamento della griglia e i fenomeni corrosivi.
Lungo la linea di scarico dei fumi sono presenti 2 sistemi di abbattimento del particolato: un ciclone per la rimozione più grossolana e un filtro a maniche per la rimozione delle particelle più fine.
È inoltre previsto un impianto ad assorbimento a bromuro di litio che, sfruttando l’acqua calda nei periodi estivi, produce energia frigorifera per il raffrescamento dei locali del CRA-ING (trigenerazione).
Quando non è richiesta energia termica da parte dell’utenza, un aerotermo dissipa l’energia in eccesso non utilizzata.
La movimentazione del combustibile avviene grazie ad un nastro trasportatore che trasferisce la biomassa dai cassoni di stoccaggio alle coclee di alimentazione della caldaia.

Nastro trasportatore per la movimentazione del combustibile

Lo stoccaggio della biomassa avviene all’interno di cassoni dotati di spintore idraulico interno per l’alimentazione del sistema di movimentazione. Sono presenti un cassone grande, trasportabile, per il funzionamento convenzionale dell’impianto, e uno piccolo, fisso, utilizzato esclusivamente per le sperimentazioni.

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4.1 La ricerca del CRA

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L’ente CRA (Consiglio per la Ricerca in Agricoltura) è in prima linea nella ricerca per lo sviluppo delle agro-energie.

Sono diversi i centri di ricerca del CRA coinvolti nella realizzazione di progetti nazionali sulle agro-energie, tra cui il progetto SUSCACE (progetto per il supporto scientifico alla conversione agricola verso le colture energetiche). Per questo progetto partecipano i seguenti centri di ricerca del CRA:

  • Unità di Ricerca per l’Ingegneria Agraria (CRA-ING):
  • Unità di ricerca per le Produzioni Legnose fuori Foresta (CRA-PLF);
  • Centro di Ricerca per le Colture Industriali (CRA-CIN).

Le ricerche si focalizzano anche sulla riconversione del settore bieticolo-saccarifero.
I progetti prendono in considerazione aspetti agronomici, tecnologici e meccanici di specie arboree a rapida crescita (pioppo, robinia, eucalipto) e di specie erbacee oleaginose (colza, girasole, Brassica carinata, soia) ed erbacee ligno-cellulosiche (canna comune, sorgo da fibra, canapa).

In particolare, l’Unità di Ricerca per l’Ingegneria Agraria del CRA ha realizzato, presso la propria sede di Monterotondo (Roma), il primo Centro Sperimentale Dimostrativo sulle agro-energie in Italia, con il duplice obiettivo di favorire il trasferimento delle innovazioni tecnologiche ai fruitori finali della ricerca e l’incontro tra i diversi attori delle filiere agro energetiche (industria, imprese agro-meccaniche, imprenditori agricoli, contoterzisti).

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4. La valorizzazione energetica delle colture

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Le indicazioni programmatiche che emergono dalle ultime finanziarie pongono il comparto agricolo al centro della filiera agro-energetica sia per quanto riguarda la generazione elettrica su piccola scala, che per la produzione ed il riutilizzo in azienda dei biocarburanti. La ricerca, da tale punto di vista, svolge un ruolo di primo piano mettendo a disposizione il know-how maturato nel corso di specifici progetti scientifici, guidando gli agricoltori verso scelte più oculate volte a garantire da un lato la remunerazione degli investimenti e dall’altro la sostenibilità ambientale. In particolare lo sviluppo di innovazioni tecnologiche nel settore della meccanica agraria può concorrere alla riduzione dei costi di produzione delle colture energetiche.

Esistono, infatti, contesti agricoli o agro industriali in cui è vantaggioso l’esercizio di impianti di cogenerazione o trigenerazione a biomassa. In questo tipo di istallazioni viene bruciata biomassa proveniente sia da scarti di lavorazione sia da colture dedicate.

Le biomasse sono combustibili solidi costituiti da tre componenti principali: fibre di cellulosa (ca. 50%) immerse in una matrice di emicellulosa (ca. 25%) e lignina, oltre a composti secondari di natura inorganica. I combustibili che derivano dalle biomasse possono essere utilizzati in modo efficiente e pulito, pertanto è fondamentale valutarne alcuni loro importanti parametri chimico fisici.

La pirolisi è una tecnologia per mezzo della quale la biomassa viene portata ad alta temperatura in assenza di ossigeno. Questa, decomponendosi, produce essenzialmente vapori, aerosol e piccole quantità di gas lasciando un residuo solido ricco in carbonio (char). La gassificazione consiste nella trasformazione di un combustibile solido, nel caso specifico la biomassa, in combustibile gassoso, tramite la reazione con ossigeno.

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