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Perché le biomasse hanno la potenzialità per essere leader tra le rinnovabili

Clima Foresta

E perché l’ingegneria chimica è al centro della sostenibilità e può svolgere un ruolo fondamentale in termini di decarbonizzazione

Il conflitto in corso tra Russia e Ucraina ha reso ancora più urgente per l’Europa la necessità di diversificare le fonti di approvvigionamento non solo con riferimento al gas ma più in generale all’uso di altre tecnologie di produzione di elettricità che siano anche rispettose del clima e dell’ambiente, in una parola decarbonizzate. Il percorso è stato tracciato già da tempo con gli Accordi di Parigi ma anche con le più recenti decisioni di Bruxelles come il Fit For 55 e il RePowerEu, ossia una riduzione delle emissioni di CO2 europee del 55% entro il 2030, fondamentali per avere un pieno sviluppo delle energie pulite.

PROCESSI CHIMICI AL CENTRO DELLA SOSTENIBILITA’

Le tecnologie per la produzione, lo stoccaggio e la conversione di energia rinnovabile, per lo sviluppo dell’idrogeno come vettore energetico, per la cattura e la conversione della CO2 e per l’efficientamento energetico, dipendono in maniera critica da processi chimici, sistemi molecolari e materiali. Per questo lo studio e lo sviluppo di composti, materiali, tecnologie e dispositivi necessari ad incentivare la diffusione delle rinnovabili, la decarbonizzazione del sistema energetico e migliorare l’efficienza energetica dei processi è fondamentale.

L’OBIETTIVO? ELIMINARE MATERIE PRIME CRITICHE E PERICOLOSE

L’obiettivo ultimo è infatti ridurre o eliminare il ricorso a materie prime critiche e pericolose soprattutto in ottica di supply chains e resilienza del sistema energetico e produttivo. La disponibilità di abbondanti risorse energetiche è un requisito fondamentale per migliorare le condizioni di vita e soddisfare i bisogni fondamentali dell’umanità, ma non può prescindere dalla mitigazione degli effetti ambientali legati all’utilizzo dei sistemi energetici stessi. Ma anche dall’utilizzo di un ampio ventaglio di soluzioni. Una di queste è rappresentata dalle biomasse che occupano un posto di particolare rilevanza in quanto già il loro ciclo vitale può essere sintetizzato nei due steps principali: a) in fase di formazione, vista come fotosintesi clorofilliana di anidride carbonica e ossigeno con energia solare; b) in fase di decomposizione aerobica, durante la quale è ritrasformata in anidride carbonica e acqua, se lasciata in ambiente naturale con l’attacco da parte di batteri / funghi.

IL RUOLO DELLE BIOMASSE

Utilizzare le biomasse come fonti rinnovabili significa quindi, di fatto, entrare nel processo di decomposizione e con opportune tecnologie indirizzare / controllare il processo di decomposizione per raccogliere l’energia liberata ed utilizzarla come fonte energetica.

COME L’INGEGNERIA CHIMICA PUÒ SVOLGERE UN RUOLO FONDAMENTALE

La domanda principale è in che modo le biomasse possono essere utilizzate ai fini energetici nel modo più efficiente possibile: in questo caso è evidente il ruolo giocato nel dietro le quinte da quanti lavorano nel settore dell’ingegneria chimica l’italiana CHEMPROD società d’ingegneria multidisciplinare con sede a Milano, che ha tra i suoi obiettivi quelli di gestire questi processi per garantire la produzione di beni materiali, erogare servizi o ridurre azioni inquinanti, assicurando che il processo produttivo di trasformazione venga incontro alle esigenze ambientali.

I PROCESSI CHIMICI ALLA BASE

Il processo di digestione anaerobica (produzione di biometano in assenza di aria) o il processo di gassificazione delle biomasse (biosyngas) sono due tipici esempi di manipolazione delle biomasse per recuperare l’energia liberata nel processo di decomposizione di cui si occupa da tempo anche CHEMPROD.

Anche il processo di combustione aerobica della biomassa (caldaia a legna) è un processo sostenibile, secondo i criteri sopraindicati, ma di fatto con una efficienza di recupero dell’energia così bassa che non è pensabile di utilizzarlo in impianti industriali.

Oltre ai due processi base, nel tempo si sono sviluppati processi specifici per la produzione di combustibili da biomasse, come ad esempio quelli realizzati nelle bioraffinerie, ma che richiedono investimenti non indifferenti.

Il processo di digestione anaerobica è ormai consolidato da tempo per la produzione di un biogas (miscela di anidride carbonica e metano) da utilizzare come combustibile per la produzione di energia elettrica.

Non solo, con la maggiore attenzione alla riduzione dei combustibili fossili, gli impianti di produzione di biogas da digestione anaerobica stanno evolvendo verso la produzione di metano a specifica rete SNAM, per arrivare alla fine alla sostituzione del metano fossile con biometano.

Più nel dettaglio, il processo di gassificazione di biomasse, è un processo di ossidazione parziale e pirolisi della biomassa per la produzione di un syngas, ovvero una miscela gassosa di anidride carbonica, ossido di carbonio, idrogeno, metano, acqua e tracce di altri composti (alto bollenti). Il processo di gassificazione di biomasse è molto più complesso del processo di digestione anerobica, ma il syngas ottenuto, una volta raffreddato e portato a specifica, può essere utilizzato come materia prima per tutta una serie di diversi produzioni, tra cui Biocombustibile per forni / caldaie in sostituzione di combustibili fossili; e Biocombustibile per motori endotermici (a gas e/o turbogas) per la produzione di energia elettrica, ma anche con la separazione dei suoi componenti principali (idrogeno, metano, ossido di carbonio) per un loro utilizzo / vendita, come singoli prodotti. Infine può essere usato come gGas di sintesi per la produzione di metano o altri composti di base della chimica organica (utilizzando ad esempio la reazione di Sabatier per massimizzare le rese in metano). Questi composti di base (metano, metanolo, ammoniaca ecc.) possono essere a loro volta coinvolti nei processi produttivi in uso e commercializzabili in fase solida, liquida e gassosa.

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