Perché la biomassa sia utilizzata a scopi energetici, deve prima essere convertita in una forma più pratica per il trasporto e l'uso. Alcuni esempi della forma finale di energia da biomassa sono carbone, bricchette, gas metano, etanolo ed elettricità.
Il termine biomassa copre un'ampia varietà di materiali e processi. Le diverse tecnologie di conversione della biomassa spaziano dai processi più semplici e tradizionali a metodi complessi e altamente efficienti; Possono essere molto dannosi per l'ambiente o molto utili. Le tecnologie di conversione della biomassa sono suddivise in tre processi: combustione diretta, termochimica e biochimica.
Processi di combustione diretti
Il carbone di legna è una fonte di energia da biomassa. Ray García (Flickr) Il processo termo-chimico è quello che viene utilizzato per la produzione di carbone. La biomassa viene bruciata in condizioni controllate, causando la scomposizione della sua struttura chimica in composti gassosi, liquidi e / o solidi. Il prodotto finale è più concentrato e può essere sotto forma di gas, liquido o solido. Il processo termochimico di base è chiamato pirolisi o carbonizzazione e comprende:
- Produzione di carbone di legna: È il processo più comune di conversione termochimica di media temperatura. La combustione è incompleta in questo processo a causa della restrizione dell'aria durante la combustione della biomassa, creando un residuo solido che è noto come carbone. Il carbone ha una maggiore densità di energia rispetto alla legna da ardere originale, non crea fumo ed è superiore alla legna da ardere per uso domestico. Normalmente il carbone è derivato dal legno ma può anche essere estratto dal guscio della noce di cocco e da alcuni residui agricoli. I sistemi utilizzati per produrre carbone sono:
- Forno a terra: È la più antica e la più utilizzata al momento, la fornace di terra è uno scavo nel terreno in cui la biomassa è posizionata in modo che in seguito sia ricoperta da terra e vegetazione per essere in grado di impedire la completa combustione.
- Mampostería: Sono costruiti con terra, argilla e mattoni, fondamentalmente hanno lo stesso funzionamento dei forni terrestri.
- storte: Sono i forni più moderni oggi e sono fatti di acciaio, sono più complessi da gestire e progettati meglio dei precedenti, questo aumenta considerevolmente i costi di investimento rispetto a quelli più vecchi. A differenza di quelli tradizionali, sono molto più efficienti, hanno una maggiore capacità produttiva e il prodotto finale è di qualità superiore.
gassificazione: Tipo di pirolisi in cui è necessario immettere più ossigeno a temperature più elevate al fine di ottimizzare la produzione di "gas povero", formato dalla miscela di monossido di carbonio, idrogeno e metano, utilizzando quantità minori di anidride carbonica e azoto. Questo serve a produrre calore ed elettricità e si applica anche ai motori diesel. La composizione della biomassa utilizzata influenza il potere calorifico del gas.
Esistono diverse tecnologie di gassificazione e dipendono dal tipo di biomassa utilizzata (legno, buccia di riso o guscio di noce di cocco) e dalle dimensioni del sistema. La gassificazione presenta alcuni vantaggi rispetto alla biomassa utilizzata.
- Il gas ottenuto è molto versatile e può essere utilizzato anche per lo stesso scopo del gas naturale.
- Quando viene bruciato, produce calore e vapore e serve a sostenere i motori a combustione interna e le turbine a gas per generare elettricità.
- Quando si ha l'esperienza necessaria per gestirlo e il lungo periodo di aggiustamenti è completato per avere il sistema alla massima ottimizzazione, è possibile generare combustibili relativamente privi di impurità e con meno problemi di inquinamento quando si brucia.
Processi biochimici
L'olio ottenuto dalla colza è un tipo di biodiesel. Oregon State University (Flickr) In questi processi vengono utilizzate le caratteristiche biochimiche della biomassa e l'azione metabolica degli organismi microbici per la produzione di combustibili liquidi e gassosi. I più importanti sono:
- Digestione anaerobica: È la digestione della biomassa umida per mezzo di batteri in un ambiente anaerobico (senza ossigeno), che genera un combustibile gassoso chiamato biogas. La procedura prevede l'immissione di biomassa (comunemente letame) in un contenitore totalmente chiuso noto come biodigestore. Il letame viene fatto fermentare per diversi giorni a seconda della temperatura ambiente, per ottenere una miscela di metano e anidride carbonica. Residui di biomassa dal biodigestore non energetico (rifiuti solidi) sono usati come fertilizzante organico per le piante.
- Combustibili alcolici: I carburanti prodotti dall'alcol sono etanolo e sono ottenuti attraverso la fermentazione degli zuccheri. Il metanolo è un altro gas prodotto dalla distillazione distruttiva del legno.
- biodiesel: È costituito da acidi grassi e esteri alcalini (formati dall'acqua per il rapporto di un acido e un alcol) ottenuti da oli vegetali, grassi animali e grassi riciclati.Attraverso un processo chiamato transesterificazione, gli oli organici vengono combinati con alcol (etanolo o metanolo) e modificati chimicamente per formare esteri grassi, etilici o metilici. Quando si ottengono queste combinazioni possono essere combinati con il diesel o anche essere utilizzati senza miscelazione come carburanti nei motori comuni.
- Gas da discariche: L'applicazione di questa tecnologia a biomassa aiuta molto l'ambiente poiché riduce l'inquinamento nelle aree urbane e riduce i gas serra. La procedura è la stessa di quella dei biodigestori, a differenza della biomassa utilizzata costituita da rifiuti solidi urbani depositati in discarica.
