Biomassa come Combustibile

Gli Aspetti Fondamentali

Il processo di combustione della biomassa

 La combustione della biomassa comporta una complessa serie di processi fisici e chimici. Questi processi sono influenzati sia dalle proprietà intrinseche del combustibile da biomassa che dagli specifici parametri di progettazione e funzionamento del sistema di combustione impiegato. Il processo di combustione può essere ampiamente classificato nelle seguenti fasi chiave:

• Essiccazione: i combustibili da biomassa, in particolare quelli derivati dal legno, contengono spesso quantità significative di umidità. La fase iniziale della combustione prevede l'evaporazione di questa umidità. L'energia consumata in questo processo di essiccazione viene prelevata dalla combustione stessa, il che può abbassare le temperature della camera di combustione e di conseguenza influire sull'efficienza complessiva del processo.
• Pirolisi: all'aumentare della temperatura, la biomassa subisce una decomposizione termica in assenza di ossigeno sufficiente per la combustione completa. Questo processo, noto come pirolisi, provoca la scomposizione di molecole organiche complesse in composti volatili più semplici. Queste sostanze volatili, principalmente in forma gassosa, sono combustibili e rappresentano una parte significativa del potenziale energetico della biomassa.
• Gassificazione: questa fase avviene in parallelo con la pirolisi, in particolare nei sistemi di combustione con un apporto limitato di ossigeno nelle fasi iniziali. Durante la gassificazione, la biomassa reagisce con una quantità limitata di ossigeno o vapore, portando alla formazione di gas combustibili come monossido di carbonio, idrogeno e metano. La composizione precisa di questa miscela di gas dipende dalle specifiche condizioni di gassificazione.
• Combustione: Questa fase finale è caratterizzata dalla rapida reazione dei gas volatili e del carbone, prodotti nelle fasi precedenti, con l'ossigeno. Questa reazione esotermica rilascia calore e luce e, idealmente, provoca la formazione di anidride carbonica e acqua come prodotti primari. L'efficienza della combustione, e quindi il profilo delle emissioni, dipende fortemente da fattori come la temperatura, il tempo di permanenza e il grado di miscelazione tra carburante e aria.

È importante notare che le fasi distinte sopra descritte non si verificano in modo strettamente isolato. Esiste un grado significativo di sovrapposizione e interazione tra questi processi. Ad esempio, in alcuni sistemi, l'essiccazione, la pirolisi e la gassificazione potrebbero avvenire contemporaneamente in diverse zone della camera di combustione.

 Il pretrattamento della biomassa

Queste tecniche mirano ad affrontare le sfide associate alla variabilità della qualità del carburante e a ottimizzare aspetti come la movimentazione, lo stoccaggio e l'efficienza della combustione. Ecco un riassunto:

• Sminuzzatura della biomassa legnosa: ciò comporta la riduzione delle dimensioni dei materiali della biomassa legnosa come tronchi e rami. Si evidenzia l'utilizzo delle cippatrici che sono macchine appositamente progettate per tagliare il legno in pezzi più piccoli e uniformi chiamati cippato. Diversi tipi di cippatori, come cippatrici a tamburo e cippatrici a disco, vengono impiegate in base a fattori come la dimensione del truciolo desiderata e il volume di materiale in lavorazione.
• Pretrattamento del legno di scarto: Si ha spesso la necessità di un pretrattamento specializzato del legno di scarto a causa della potenziale presenza di contaminanti come metalli, vetro e plastica. Questi contaminanti possono essere dannosi per i sistemi di combustione e portare a un aumento delle emissioni.
• Pressatura e impacchettamento: questa tecnica si applica principalmente alla biomassa erbacea come paglia e fieno. La pressatura, tipicamente effettuata dopo la raccolta, comprime questi materiali in unità gestibili (balle). Questa densificazione non solo semplifica la movimentazione e lo stoccaggio, ma riduce anche i costi di trasporto.
• Pellet e bricchetti: rappresentano forme più raffinate di combustibile da biomassa. La pellettizzazione, comporta la macinazione della biomassa in una polvere fine e quindi la compressione ad alta pressione per formare pellet piccoli e uniformi. La bricchettatura segue un principio simile, ma produce unità più grandi a forma di mattone. Entrambi i processi aumentano significativamente la densità energetica della biomassa e migliorano le caratteristiche di manipolazione.
• Essiccazione: il contenuto di umidità intrinseco della biomassa, in particolare del legno fresco, rappresenta una sfida considerevole nella combustione. L'essiccazione, come spiega, ha lo scopo di ridurre questo contenuto di umidità, aumentando così il potere calorifico effettivo del combustibile. Ci sono varie tecniche di essiccazione, tra cui l'essiccazione solare, in cui la biomassa viene sparsa per essiccare naturalmente sotto la luce solare, e i metodi di essiccazione meccanica, che utilizzano aria riscaldata o gas di scarico per accelerare il processo di essiccazione.

 

Lo stoccaggio e il trasporto della biomassa

Ci sono aspetti chiave dello stoccaggio e del trasporto della biomassa:

• Stoccaggio a lungo termine: si ha la necessità di uno stoccaggio a lungo termine dei combustibili da biomassa per colmare il divario tra produzione e utilizzo. Ciò è particolarmente importante per i combustibili come il cippato, che sono spesso prodotti stagionalmente. La progettazione di impianti di stoccaggio a lungo termine è essenziale per ridurre al minimo i costi, data la densità energetica relativamente bassa della biomassa.
• Stoccaggio a breve termine: gli impianti di combustione a biomassa richiedono un sistema di stoccaggio a breve termine con un meccanismo di scarico automatico. Questo sistema garantisce un'alimentazione continua di combustibile all'unità di combustione, consentendo un funzionamento costante.
• Manipolazione del combustibile: il movimento della biomassa tra le aree di stoccaggio a lungo termine e lo stoccaggio a breve termine che alimenta l'impianto di combustione è in genere gestito da gru o pale gommate.
• Sistemi di trasporto: Una volta che la biomassa si trova nell'area di stoccaggio a breve termine, vengono impiegati vari tipi di trasportatori per trasportarla all'unità di combustione. Come:
• Trasportatori a barre scorrevoli: sono adatti per unità di biomassa più grandi come le bricchette.
• Trasportatori a catena: Simili ai trasportatori a barre scorrevoli, sono adatti anche per la movimentazione di bricchette.
• Trasportatori a coclea: Questi trasportatori versatili sono utilizzati per il trasporto di pellet e altre particelle di biomassa più piccole.
• Trasportatori a nastro: Questi trasportatori sono impiegati per spostare pellet e possono essere utilizzati in combinazione con trasportatori a coclea per un'erogazione efficiente del carburante.
• Trasportatori pneumatici: l'uso di trasportatori pneumatici, che utilizzano la pressione dell'aria per trasportare particelle di biomassa. Questi sistemi sono particolarmente efficaci per la movimentazione di materiali fini come la segatura.

  

Combustione a griglia mobile inclinata

I forni a griglia mobile inclinata utilizzano una griglia composta da file fisse e mobili di barre a griglia, posizionate in pendenza. Le sezioni mobili della griglia si alternano tra movimenti orizzontali in avanti e indietro, facilitando il trasporto del combustibile lungo la griglia. Questo movimento produce diversi vantaggi:

• Miscelazione: Mescola efficacemente particelle di carburante bruciate e incombuste.
• Rinnovamento superficiale: Questa azione rinnova costantemente la superficie del letto di combustibile.
• Distribuzione uniforme del carburante: ciò contribuisce a una distribuzione più uniforme del carburante sulla superficie della griglia, che è fondamentale per una distribuzione uniforme dell'aria primaria.

Una griglia è ben progettata e controllata per ottenere una distribuzione omogenea del combustibile e un letto di braci costante. Questa omogeneità è fondamentale per garantire un'alimentazione uniforme dell'aria primaria attraverso la griglia, che a sua volta aiuta a prevenire problemi come:

• Scorie
• Ceneri volanti in eccesso
• Elevato fabbisogno di ossigeno in eccesso, che porta a una maggiore perdita di calore

I barrotti (o barre) della griglia sono generalmente fabbricate in ghisa resistente al calore e incorporano piccoli canali lungo le pareti laterali per l'alimentazione dell'aria primaria. Il design stretto di queste barre ha lo scopo di ottimizzare la distribuzione dell'aria primaria in tutto il letto di combustibile.

Aspetti operativi e di controllo:

• Frequenza di movimento: La sorgente sottolinea l'importanza di regolare con precisione la frequenza di movimento delle barre della griglia. Frequenze eccessivamente elevate possono provocare una combustione incompleta del carbonio, portando a un maggiore contenuto di carbonio incombusto nella cenere e possono anche portare a una copertura insufficiente della superficie della griglia. Al contrario, una frequenza insufficiente può ostacolare il corretto trasporto e la combustione del carburante. Per risolvere questo problema, i sensori a infrarossi sono spesso installati sopra le sezioni della griglia. Questi sensori monitorano l'altezza del letto di combustibile, consentendo un controllo dinamico del movimento della griglia per mantenere condizioni di combustione ottimali.

• Sistemi raffreddati ad aria: i forni con griglie raffreddate ad aria, in cui l'aria primaria serve anche a raffreddare il sistema a griglia, sono particolarmente adatti per combustibili con un contenuto di umidità più elevato, tra cui:
• Corteccia
• Segatura
• Trucioli di legno
• Sistemi raffreddati ad acqua: I forni che impiegano griglie raffreddate ad acqua sono consigliati per combustibili da biomassa più secchi o che presentano basse temperature di sinterizzazione delle ceneri.

 

La Condensazione dei gas di combustione: massimizzazione del recupero di calore:

• Notevole risparmio energetico: la  condensazione dei fumi emerge come un metodo altamente efficace, in grado di recuperare fino al 20% dell'energia immessa dal combustibile da biomassa (in relazione al Potere Calorifico Netto). Ciò si traduce in miglioramenti sostanziali nell'efficienza complessiva dell'impianto.
• Precipitazione delle polveri: questo processo offre l'ulteriore vantaggio di raggiungere efficienze di precipitazione delle polveri che vanno dal 40% al 75%, contribuendo a emissioni più pulite.
• Principio di funzionamento: Il nucleo di un'unità di condensazione dei fumi è costituito da tre componenti chiave:
• Economizzatore: Recupera il calore sensibile dai fumi.
• Condensatore: Estrae sia il calore sensibile che quello latente dai fumi attraverso la condensazione.
• Preriscaldatore d'aria: Utilizza il calore recuperato per preriscaldare l'aria comburente e l'aria impiegata per diluire i fumi saturi prima che entrino nel camino.
• Fattori che influenzano il recupero di calore:
• Contenuto di umidità della biomassa: un contenuto di umidità più elevato nel combustibile aumenta il potenziale di recupero del calore.
• Livelli di ossigeno in eccesso: la riduzione dell'ossigeno in eccesso nei fumi aumenta il punto di rugiada, aumentando così la quantità di calore latente recuperabile a una data temperatura.
• Temperatura dell'acqua di ritorno: temperature dell'acqua di ritorno più basse dell'impianto di riscaldamento aumentano la quantità di calore latente recuperabile durante il raffreddamento dei fumi.
• Umidificazione dell'aria per un recupero migliorato: un approccio innovativo prevede l'integrazione di un umidificatore d'aria nel sistema di condensazione dei fumi. Questo umidificatore inumidisce l'aria comburente iniettando acqua di condensa, elevando il contenuto di umidità dei fumi e, di conseguenza, il potenziale di recupero del calore.

  

Ridurre l'ossigeno in eccesso: un semplice aumento dell'efficienza:

• Impatto diretto sull'efficienza: la fonte sottolinea che la riduzione al minimo del contenuto di ossigeno in eccesso nei fumi si traduce direttamente in una maggiore efficienza dell'impianto.
• Soluzioni tecnologiche:

• Sensori di ossigeno e CO: l'utilizzo di sensori di ossigeno e monossido di carbonio in tandem all'uscita della caldaia facilita il controllo preciso dell'alimentazione dell'aria secondaria, ottimizzando la combustione e riducendo al minimo l'ossigeno in eccesso.
• Miscelazione migliorata dei gas di combustione/aria: i miglioramenti nella qualità di miscelazione dei gas di scarico e dell'aria all'interno del forno contribuiscono anche a ridurre il rapporto di aria in eccesso richiesto per una combustione completa.

  

Essiccazione della biomassa: una considerazione specifica per il caso:

• Potenziali benefici: Sebbene non sia sempre economicamente sostenibile, l'essiccazione del combustibile da biomassa prima della combustione può offrire alcuni vantaggi:
• Volume di archiviazione ridotto
• Prevenzione dell'autoaccensione
• Perdita di sostanza secca ridotta al minimo durante lo stoccaggio
• Redditività economica: la fattibilità economica dell'essiccazione della biomassa dipende da diversi fattori, tra cui i costi di investimento, le spese operative (elettricità, manodopera) e la disponibilità di fonti di aria preriscaldata a basso costo o gratuite, come i collettori d'aria solari o l'aria preriscaldata dalle unità di condensazione dei gas di combustione.

 

Ottimizzazione del tasso di utilizzo dell'impianto:

• Fondamentale per l'efficacia dei costi: dati gli elevati costi di investimento associati agli impianti di combustione a biomassa, massimizzare il loro tasso di utilizzo è essenziale per la redditività economica. A tal fine è necessario garantire:
• Elevato utilizzo annuale: il sistema a biomassa dovrebbe funzionare ad almeno l'85% della sua capacità annua.
• Integrazione del recupero di calore: sottolinea l'importanza di integrare sistemi di recupero del calore, come condensatori di gas di scarico o economizzatori.

 

Norme tecniche ed economiche per gli impianti di teleriscaldamento a biomassa in Austria

Per garantire investimenti economicamente validi nell'energia da biomassa, l'Austria ha stabilito norme tecniche ed economiche specifiche per gli impianti di teleriscaldamento a biomassa e di cogenerazione (CHP). Il rispetto di questi standard è un prerequisito per ottenere sovvenzioni agli investimenti per nuovi progetti di teleriscaldamento a biomassa o di cogenerazione in Austria.

Sebbene la fonte non fornisca un elenco completo di questi standard, ne sottolinea l'importanza e punta a risorse esterne ([30, 31]) per una comprensione dettagliata.

Aspetti chiave degli standard evidenziati nella fonte:

• Utilizzo dell'impianto: Gli standard enfatizzano il raggiungimento di un utilizzo ottimale dell'impianto. Ciò è fondamentale per compensare gli elevati costi di investimento tipicamente associati ai sistemi a biomassa.
• Reti di distribuzione del calore: l'efficienza all'interno della rete di distribuzione del calore è un altro punto focale delle norme. Ciò sottolinea l'importanza di ridurre al minimo le perdite di calore durante la distribuzione ai consumatori.

  

Determinazione delle dimensioni appropriate per le caldaie a biomassa nel teleriscaldamento

Quando si determinano le dimensioni di una caldaia a biomassa per un impianto di teleriscaldamento o di cogenerazione a calore controllato, il fattore principale è la domanda di energia, che comprende sia il fabbisogno di calore che quello di elettricità. Tuttavia, questa valutazione va oltre il semplice esame delle esigenze attuali. È fondamentale tenere conto delle richieste energetiche future previste per garantire che la capacità della caldaia selezionata rimanga adeguata a lungo termine. Ciò significa anticipare la crescita potenziale del territorio servito dal sistema di teleriscaldamento.

Fattore di simultaneità: Un'altra considerazione chiave è il fattore di simultaneità, che riflette la realtà che non tutti i consumatori avranno la loro massima richiesta di calore allo stesso tempo. Questo fattore è influenzato dal numero e  dal tipo di utenze connesse alla rete. Ad esempio, i grandi sistemi di teleriscaldamento con utenze diverse tendono ad avere un fattore di simultaneità inferiore (circa 0,5) rispetto alle microreti (che si avvicinano a 1) in cui i modelli di consumo sono più uniformi.

Linea di produzione di calore annuale e gestione del carico: data la natura fluttuante della domanda di calore durante tutto l'anno, un passaggio cruciale è stabilire la linea di produzione di calore annuale. Questa linea fornisce una rappresentazione visiva della domanda di calore in diversi periodi. In genere, le reti di teleriscaldamento registrano picchi di domanda durante l'inverno e una minore domanda in estate. Per ottimizzare l'efficienza dei costi, la pianificazione della caldaia distingue tra carico di base (la richiesta di energia relativamente costante) e carico di picco (la domanda più elevata per periodi più brevi). Le caldaie a biomassa sono spesso designate per la copertura del carico di base a causa delle loro caratteristiche operative e della struttura dei costi del combustibile. I picchi di carico, d'altra parte, sono spesso soddisfatti utilizzando combustibili fossili o biocarburanti liquidi per motivi economici. In alternativa, l'integrazione di accumulatori di calore nel sistema può contribuire alla gestione delle situazioni di picco di carico.

Le informazioni fornite sottolineano l'importanza di raggiungere un numero elevato di ore di funzionamento a pieno carico per la caldaia a biomassa. Dimensionando attentamente la caldaia e distinguendo tra richieste di carico di base e di picco, gli operatori dell'impianto possono massimizzare i vantaggi economici della combustione della biomassa.

 

Comprendere un impianto di cogenerazione a biomassa con ciclo ORC

Un impianto di cogenerazione a biomassa che utilizza un ciclo Rankine organico (ORC) genera sia calore che elettricità dal combustibile da biomassa. Ecco una ripartizione del processo:

1. Combustione della biomassa e trasferimento di calore: Il processo inizia con la combustione della biomassa in un forno specializzato. A differenza dei tradizionali sistemi a vapore, il calore generato in questo forno viene utilizzato per riscaldare un olio diatermico. Questo olio diatermico funge da fluido termovettore intermedio.

2. Sistema ORC e generazione di energia: l'olio diatermico riscaldato circola quindi attraverso uno scambiatore di calore, trasferendo il calore a un circuito chiuso separato contenente un fluido organico con un punto di ebollizione inferiore rispetto all'acqua. Questo apporto di calore vaporizza il fluido organico, azionando una turbina collegata a un generatore per produrre elettricità.

3. Recupero di calore per la cogenerazione: dopo l'espansione attraverso la turbina, il fluido organico viene raffreddato in un condensatore. Il calore rilasciato durante la condensazione viene catturato e utilizzato per vari scopi di riscaldamento, come il teleriscaldamento o i processi industriali. Questa produzione simultanea di calore ed energia è ciò che definisce questa configurazione come "cogenerazione".

4. Funzionamento ed efficienza a circuito chiuso: il sistema ORC funziona a circuito chiuso, il che significa che il fluido organico viene continuamente fatto circolare attraverso il sistema, vaporizzando e condensando. L'uso di un fluido organico con un punto di ebollizione più basso consente un funzionamento efficiente a temperature più basse rispetto ai cicli a vapore convenzionali, rendendolo particolarmente adatto per le applicazioni a biomassa.

5. Vantaggi dell'ORC nella cogenerazione a biomassa:

• Temperature di esercizio più basse: i  sistemi ORC possono generare energia in modo efficiente da fonti di calore a bassa temperatura, rendendoli ideali per i sistemi di combustione a biomassa, che spesso hanno temperature dei fumi più basse rispetto ai sistemi a combustibili fossili.
• Flessibilità e funzionamento a carico parziale: le  unità ORC possono regolare la loro potenza in uscita in modo più efficace rispetto alle turbine a vapore tradizionali, consentendo un migliore adattamento alle diverse richieste di calore ed elettricità.
• Manutenzione ridotta: L'uso dell'olio diatermico come fluido intermedio riduce il rischio di corrosione e incrostazioni nel sistema ORC, con conseguente riduzione dei requisiti di manutenzione.

Il materiale di partenza fornito non contiene dettagli specifici sulla struttura di un impianto di cogenerazione a biomassa con ciclo ORC; tuttavia, combinando le informazioni fornite sulla tecnologia ORC e sulla produzione generale di energia da biomassa, questa spiegazione offre una comprensione completa del processo. Potresti voler verificare queste informazioni in modo indipendente.

Caratteristiche delle ceneri di biomassa e loro influenza sul comportamento del sistema di combustione

Le ceneri di biomassa, un sottoprodotto della combustione della biomassa, presentano caratteristiche e comportamenti unici nei sistemi di combustione.

1. Formazione di ceneri e frazioni:

• Origine e trasformazione:  gli elementi che formano la cenere esistono all'interno della biomassa in tre forme: integrati nella materia organica, contenuti come granuli minerali all'interno del combustibile e presenti come contaminanti esterni. Durante la combustione, questi subiscono varie trasformazioni, rilasciando alcuni elementi nella fase gassosa e lasciando dietro di sé particelle residue di cenere.
• Diverse frazioni di ceneri: i processi di combustione producono in genere tre distinte frazioni di ceneri:
• Ceneri pesanti: La frazione più grande, composta principalmente da particelle residue di cenere e impurità minerali, si raccoglie sulla griglia del sistema di combustione.
• Ceneri volanti del ciclone:  le particelle più fini, prevalentemente inorganiche, vengono portate via dai fumi e catturate nei cicloni posizionati dopo l'unità di combustione. Questa frazione è costituita principalmente da ceneri volanti grossolane.
• Filtrare le ceneri volanti: le particelle di cenere più fini, formate principalmente da composti di cenere volatilizzate, vengono catturate da filtri ad alta efficienza a valle del percorso dei fumi.

 

2. Composizione delle ceneri e suo significato:

• Composizione variabile: Le ceneri di biomassa presentano variazioni di composizione significative a seconda della fonte di biomassa, con i combustibili a base di legno che generalmente hanno un contenuto di ceneri inferiore (spesso inferiore al 7%) rispetto ai combustibili erbacei come la paglia (fino al 12%).
• Elementi principali e loro influenza: silicio (Si), calcio (Ca), magnesio (Mg), potassio (K), sodio (Na) e fosforo (P) costituiscono gli elementi principali nelle ceneri di biomassa. Le loro proporzioni relative influiscono sul comportamento delle ceneri alle alte temperature, influenzando la progettazione e il funzionamento dei sistemi di combustione.
• Oligoelementi e preoccupazioni ambientali: Le ceneri di biomassa contengono livelli variabili di oligoelementi, alcuni dei quali possono essere dannosi per l'ambiente e la salute umana. Il monitoraggio e la gestione di questi oligoelementi è fondamentale per un utilizzo sostenibile della biomassa.

 

3. Comportamento ad alta temperatura in diversi sistemi di combustione:

• Combustori a griglia: In questi sistemi, comuni per applicazioni domestiche e industriali più piccole, le temperature del letto di combustibile raggiungono tipicamente i 1000-1200°C.  Sebbene sia prevista una certa sinterizzazione (fusione parziale) delle ceneri, un'eccessiva fusione può portare a sfide operative come il flusso d'aria intasato e difficoltà nella rimozione delle ceneri.
• Combustori a letto fluido: Questi sistemi, prevalenti nelle applicazioni di media scala, funzionano a temperature leggermente inferiori (inferiori a 900°C) rispetto ai sistemi a griglia. Il movimento costante del materiale del letto favorisce il trasferimento di calore e riduce il rischio di grandi formazioni di cenere fusa.
• Combustori di combustibile polverizzato: Utilizzati in applicazioni su larga scala, in particolare per la co-combustione di biomasse con carbone, questi sistemi raggiungono temperature molto elevate (circa 1600°C). Il breve tempo di permanenza a queste temperature elevate richiede un'attenta considerazione del comportamento del materiale inorganico e del suo impatto sulla formazione e la deposizione delle ceneri.

 

4. La deposizione di ceneri e le sue implicazioni:

• Formazione di scorie: Principalmente guidata dalla fusione di particelle di cenere, la deposizione di scorie, comune nelle zone ad alta temperatura come i forni, può portare a una riduzione dell'efficienza del trasferimento di calore e interruzioni operative. La composizione chimica delle ceneri, in particolare la presenza di metalli alcalini che agiscono come fondenti, influenza la formazione di scorie.
• Incrostazioni convettive passanti: si verifica quando le specie inorganiche volatili nei fumi si condensano sulle superfici più fredde nella sezione convettiva della caldaia. I composti di potassio e i fosfati sono i principali responsabili di questo tipo di incrostazioni nella combustione della biomassa.
• Strategie di mitigazione: una gestione efficace della deposizione di ceneri comporta un approccio su più fronti che comprende un'attenta progettazione del sistema di combustione, una selezione appropriata del combustibile, parametri di combustione controllati e l'implementazione di meccanismi di pulizia online.

 

5. Impatto sulle apparecchiature di depurazione dei gas di combustione:

• Sfide nella rimozione del particolato: la presenza di particelle di aerosol fini e inferiori al micron nei gas di scarico della biomassa rappresenta una sfida per le apparecchiature convenzionali per la rimozione del particolato come i precipitatori elettrostatici.
• Potenziale di degrado delle apparecchiature: le ceneri di biomassa possono influire sulle prestazioni e sulla durata dei sistemi di depurazione dei gas di scarico attraverso meccanismi come il blocco della superficie, l'avvelenamento chimico e l'erosione del materiale del catalizzatore.

 

6.Problemi di corrosione ed erosione:

• Meccanismi di corrosione: i metalli alcalini nelle ceneri di biomassa, in particolare il potassio, possono avviare e accelerare la corrosione ad alta temperatura dei componenti della caldaia. La presenza di cloro in alcuni combustibili da biomassa aggrava ulteriormente la corrosione formando composti corrosivi.
• Erosione e abrasione: La natura abrasiva di alcune ceneri di biomassa, in particolare quelle ricche di silice, può causare un'usura significativa dei componenti della caldaia, dei sistemi di alimentazione del combustibile e delle attrezzature per la gestione delle ceneri.

 

7. Utilizzo e smaltimento delle ceneri:

• Uso benefico come fertilizzante:  la cenere di biomassa, ricca di sostanze nutritive come potassio e fosforo, ha il potenziale per l'utilizzo come fertilizzante di bassa qualità. Tuttavia, ciò richiede un'attenta valutazione dei potenziali contaminanti e il rispetto delle linee guida normative.
• Sfide nella co-combustione su larga scala: la  co-combustione di biomassa con carbone nelle grandi centrali elettriche genera ceneri miste con composizioni variabili, che richiedono una valutazione completa delle opzioni di utilizzo e smaltimento.
• Gestione sostenibile delle ceneri: l'implementazione di un approccio sostenibile alla gestione delle ceneri da biomassa richiede una prospettiva olistica che includa la riduzione al minimo della generazione di ceneri attraverso una combustione ottimizzata, la massimizzazione del riutilizzo benefico e la garanzia di pratiche di smaltimento rispettose dell'ambiente.

 

 Impatti ambientali della combustione della biomassa

La combustione della biomassa impatta principalmente sull'ambiente attraverso le emissioni in atmosfera, con effetti che vanno dalla scala locale a quella globale.

• Impatto locale: le emissioni di particelle e i prodotti di combustione incompleta influenzano l'ambiente locale. Questa è una preoccupazione significativa con applicazioni su piccola scala come stufe a legna e caminetti, che spesso mancano di sofisticati sistemi di controllo della combustione, portando a emissioni più elevate rispetto ai sistemi a combustibili fossili.
• Impatto regionale: le precipitazioni acide, principalmente dovute alle emissioni di NOx e SO2, incidono sull'ambiente regionale.
• Impatto globale: le emissioni di gas serra, sia dirette (come la CO2) che indirette (come quelle che contribuiscono alla riduzione dell'ozono), hanno implicazioni globali.

 

Mentre la CO2 è uno dei principali prodotti della combustione, la combustione della biomassa è considerata neutra dal punto di vista del ciclo di vita. Questo perché la CO2 rilasciata durante la combustione viene compensata dalla CO2 assorbita durante il ciclo di crescita della biomassa. Questa neutralità di CO2 è un vantaggio ambientale chiave della combustione della biomassa. Tuttavia, è essenziale riconoscere che l'impatto ambientale effettivo dipende da fattori come le pratiche di gestione forestale e i combustibili fossili utilizzati nella produzione e nel trasporto della biomassa.

Oltre alla CO2, altre emissioni derivanti dalla combustione di biomassa e il loro impatto sull'ambiente e sulla salute includono:

• Prodotti di combustione incompleti: Questi includono monossido di carbonio (CO), idrocarburi (CxHy), idrocarburi policiclici aromatici (IPA) e particolato come fuliggine e carbone. Questi contribuiscono allo smog, hanno effetti cancerogeni e hanno un impatto negativo sul sistema respiratorio.
• Ossidi di azoto (NOx): sebbene sia un prodotto di combustione minore, l'NOx contribuisce alla formazione di ozono (un gas serra indiretto) e alla precipitazione acida.
• Ossidi di zolfo (SOx): anche un prodotto minore del contenuto di zolfo nella biomassa, l'SOx contribuisce alla precipitazione acida e ai problemi respiratori.
• Acido cloridrico (HCl): Formato dal contenuto di cloro nella biomassa, l'HCl contribuisce alla precipitazione acida e può causare corrosione nei sistemi di combustione.
• Metalli pesanti: presenti in tracce nella biomassa, i metalli pesanti possono essere rilasciati durante la combustione e comportare rischi per la salute umana e l'ambiente.

 

È fondamentale ridurre al minimo queste emissioni attraverso una combinazione di misure primarie (come la selezione del combustibile e l'ottimizzazione della combustione) e misure secondarie (come i sistemi di trattamento dei gas di combustione).