Biomasse

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Biomasse

• Tutte le sostanze organiche, direttamente o
  indirettamente provenienti dalla fotosintesi
  delle piante o da organismi animali, da cui è
  possibile ottenere energia, sono definite
  "biomasse".
• In particolare si ottengono da
• legna
• residui agricoli e agro-industriali
• residui animali, scarti della catena di
  distribuzione e consumi finali
• Le biomasse rappresentano una forma di accumulo
  di energia solare molto sofisticata, la
  produzione di energia da questi materiali
  comporta formazione di CO2 che viene riassorbita
  nel processo di crescita.
• Il bilancio è quindi nullo
• fotosintesi
• Utilizzo biomasse CO2 produzione
  biomasse
• La diversità dei materiali impone, comunque,
  diverse tecniche per ricavare energia elettrica.

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Biomasse
Residui organici
Colture energetiche

• Terrestri
• Acquatiche

Forestali
Di trasformazione tecnologica
Agricoli

• Animali

• Non alimentari

• Vegetali

• Vegetali

• Alimentari

Le colture energetiche, in base al criterio
qualità della biomassa,si possono classificare
in

• colture oleaginose (girasole,colza)
• colture alcooligene (sorgo zuccherino,
  barbabietola da zucchero, cereali)
• colture lignocellulosiche, (short rotation
  forestry-SRF, canna)

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Caratterizzazione chimica
Cellulosa polimero composto da unita monomeriche
di glucosio
Emicellulosa polimero con zuccheri a 5 o 6 atomi
di C, facilmente idrolizabile
glucosio
fruttosio
xilosio
Lignina Polimero formato dalla unione di
differenti acidi e alcooli fenilpropilici
collegati con legami C-C e C-O.
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• Olio vegetale
• L'olio vegetale è una miscela di
• Acidi grassi liberi
• Glicerolo
• Monogliceridi, Digliceridi, Trigliceridi
• Fosfatidi
• Lipoproteine
• Glicolipidi
• Cere
• Terpeni e altri composti
• Tra tutti i componenti gli acidi grassi liberi e
  il glicerolo sono i più importanti

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Acidi grassi sono formati da una catena di atomi
di carbonio (C) legati tra loro con un legame
singolo (AG saturi), doppio o triplo (AG
insaturi). Il primo atomo di carbonio
costituisce un gruppo carbossilico (COOH). Nel
rappresentarli vengono espressi il numero di
atomi di carbonio e di doppi legami e le
posizioni dello stesso "nn( ) Es l'acido
oleico può essere indicato come 181 perché è
formato da 18 atomi di carbonio e da un unico
doppio legame. Proviamo a dare il nome a
questo acido
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Glicerolo è un alcool con tre gruppi ossidrilici
(OH), leggermente viscoso, con un odore dolce a
temperatura ambiente, completamente solubile in
acqua e alcool, debolmente solubile nell'etere
dietilico e completamente insolubile negli
idrocarburi. Con il termine "glicerolo" si
intende esclusivamente la sostanza pura, mentre i
prodotti commerciali, contenenti come minimo il
95 di glicerolo vengono chiamati "glicerine".
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Monogliceridi, Digliceridi, Trigliceridi Gli
acidi grassi liberi (AG) sono presenti in
minima nell'olio vegetale, mentre è più facile
osservarli nelle forme esterificate, legate cioè
ad una molecola di glicerolo per formare mono-,
di- e trigligeridi.
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Fosfatidi Nelle molecole di fosfatidi solo due
gruppi ossidrilici del glicerolo sono
esterificati con acidi grassi, mentre il terzo
gruppo è esterificato con una molecola di acido
fosforico. Questo composto, chiamato acido
fosfatidico, se è legato ad una molecola di
colina forma la nota "lecitina" , mentre se è
legato a un digliceride forma un glicerofosfatide.
colina
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Glicolipidi sono molecole complesse presenti nei
cloroplasti e sono principalmente mono- e
di-galattosidi-di-gliceridi. Lipoproteine sono
molecole complesse costituite da lipidi e
proteine Cere sono esteri di acidi grassi con
lunghe catene di alcoli (chiamati alcoli
grassi) Terpeni sono formati da sequenze di
isoprene. I più importanti sono i mono-terpeni
con 10 atomi di carbonio, mentre terpeni più
famosi sono il tocoferolo e il carotene. Para
ffine e olefine, idrocarburi, sono presenti in
tracce.
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PROCESSI BIOLOGIGI DIGESTIONE ANAEROBICA (in
asenza di ossigeno e ambiente umido) Si parte da
sottoprodotti di cultura culture acquatiche e
ortive reflui zootecnici acque dei frantoi (C/N
16-30). Si trattano con batteri differenziati a
seconda della temperatura di lavoro
(25-45C). Prodotti principali gas CH4, CO2,
CnH2n2, H2S, fanghi mineralizzati. Ambiente di
lavoro digestori in cui la massa liquida
(umiditàgt50) è separata dallO2. Fasi di
lavoro idrolisi della cellulosa, dei lipidi,
degli zuccheri e degli amminoacidi formazione di
acidi grassi (principalmente acido
acetico) metanizzazione CH3COOH CH4
CO2 Prodotti gas (potere calorifico 5300-5800
Kcal/Nm3) Liquidi chiarificato (usato per
diluire, riciclato) Fanghi ricchi di N P K
(fertilizzanti)
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Ambiente di lavoro digestori in cui la massa
liquida (umiditàgt50) è separata dallO2. Fasi di
lavoro idrolisi della cellulosa, dei lipidi,
degli zuccheri e degli amminoacidi formazione di
acidi grassi (principalmente acido
acetico) metanizzazione CH3COOH CH4
CO2 Prodotti gas (potere calorifico 5300-5800
Kcal/Nm3) Liquido chiarificato usato per
diluire o riciclato Fanghi ricchi di N P K
(fertilizzanti)
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Principali forme di conversione

• Processi termochimici combustione, pirolisi,
  gassificazione
• Processi biochimici digestione anaerobica, altri
  processi biochimici
• (es. fermentazione alcoolica)

• COMBUSTIONE COMPLETA incenerimento
• gli aspetti sono essenzialmente tecnologici, con
  tipologie dei forni che cambiano a seconda dei
  combustibili.
• Confirming biomasse carbone produzione di
  energia elettrica
• Combustione a griglia rifiuti solidi urbani
• (fissa o mobile)
• Combustione in forni a tamburo rotante rifiuti
  industriali
• Combustioni a letto fluido rifiuti solidi urbani
  tritati sabbia

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• PIROLISI
• Serie di reazioni termochimiche in assenza di
  aria od ossidanti. Processo endotermico.
• Prodotti
• Frazione gassosa Syngas CO CO2 H2 H2O, CH4,
  C2H4, C3H5
• Frazione liquida TAR H2O e composti organici
  (aldeidi, chetoni, acidi, alcoli)
• Frazione solida CHAR residui ad alto peso
  molecolare.

• Si effettuano tre tipi di pirolisi
• Lenta a T gt600C con tempi lunghi (4-8 min) E
  un processo anaerobico, si ottiene Syngas (H2, CO
  e CH4) come prodotto principale. A secondo delle
  T di lavoro si ha
• Per T ? 300C CO2 e H2O e char (solido)
• Per T gt 400C CH4 e H2 e Tar
• Per T gt 600C syngas CO e H2 (craking) fino al
  65 di resa a T1200C
• Veloce a T 450-525C tempi 20-1500 msec si
  ottiene Tar

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Il potere calorifico del syngas dipende dalla
di H2 e CH4 presenti rispetto a CO e CO2
H2 120970 KJ/kg massimo a 800C CO
10110 KJ/kg CO2 0 KJ/kg diminuisce con
laumento di T CH4 50170 KJ/kg aumenta fino a
800C e diminuisce a T maggiori
Considerando come biomasse lignina o cellulosa si
ha una prima fase depolimerizzazione con
successiva formazione dei prodotti gassosi e
diversi tipi di char, in particolare dalla
lignina si formano idrocarburi aromatici. di H2 e
CH4 presenti rispetto a CO e CO2
Veloce a T tra 450 e 525C tempi di 20-1500 msec
con produzione di Tar Fast pirolisi a T tra 450 e
525C tempi di 1 msec mirata allottenimento di
bio-olio con potere calorifico 15000-20000 KJ/Kg
a partire da RSU finemente suddivisi. Ottimo
processo per ottenere combustibile facilmente
gestibile perché liquido e con buon potere
calorifico.
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• Tipologia Tempi T C Prodotti
• Carbonizzazione pirolitica Giorni 300-500 Char
• Pirolisi convenzionale 5-30 min lt600 Tar, Char,
  Syngas
• Pirolisi lenta 4- 8 min gt600 Syngas
• Pirolisi veloce 1-5 sec 500-550 Tar
• Flash pirolisi lt1 sec gt700 Tar

Gassificazione trasformazione di un combustibile
solido o liquido in gas (vettore di
energia). Ossidazione in presenza di agenti
ossidanti (O2 H2O) (vedi gassificazione del
carbone)