Le centrali a biomasse: un ingegnere ci spiega cosa sono, come funzionano e quali problemi possono arrecare

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Il 9 ottobre è stato inaugurato a Crescentino, nel Piemonte vercellese, un enorme impianto per la produzione di biocarburante: utilizzando materia prima vegetale (non alimentare, tengono a precisare: a nessuno verrà tolto direttamente il pane di bocca per foraggiare la centrale) verranno prodotti 75 milioni di litri l’anno di bioetanolo – si tratta di uno dei primi esempi di produzione di propellente totalmente “green” nel BelPaese.

centrale a biomassa crescentino vercelli

Le perplessità sono molte: si parte dalla semplice paura di inquinamento diretto del territorio (figlia di una generale diffidenza verso le novità tecnologiche) per giungere a critiche molto puntuali e precise mosse da esperti di agraria e preservazione ambientale. Questi ultimi, in particolare, si dichiarano preoccupati per il grado di invasività di alcune delle specie vegetali utilizzate nella produzione del biocarburante (l’Arundo Donax): queste piante, molto rigogliose e resistenti, potrebbero attecchire in maniera straordinaria in un territorio ricco di acque come è la pianura vercellese, generando gravi asimmetrie nell’ecosistema in questione.

Arundo donax è nell’elenco tra le 100 specie più pericolose a livello mondiale, comportamento molto pericoloso negli USA. Arundo donax ed Helianthus tuberosus hanno già manifestato un comportamento evidentemente invasivo in Italia.

Maria Rita Minciardi, docente universitaria e ricercatrice per il progetto ENEA.

Ma al di là di queste critiche, il progetto delle centrali a biomasse interessa molto: a livello politico, economico locale ed economico nazionale. Sono sempre più le regioni che stanno stilando piani per realizzare, nel proprio territorio, questo genere di strutture. Per saperne di più abbiamo intervistato Luigi Sergi, ingegnere ambientale che sulle centrali a biomasse (e non solo) ha frequentato un master universitario.

Come funziona in generale una centrale a biomasse?

«Di per sé,  parlare di uso delle biomasse per la produzione di energia è un modo elegante di descrivere quello che i nostri antenati hanno iniziato a fare subito dopo essere scesi dagli alberi, ovvero bruciare il legno per scaldarsi. Per Biomassa si intende qualsiasi materiale organico che possa essere usato come fonte di energia, derivante da organismi viventi o viventi in tempo recente. Sono esclusi, quindi, i combustibili fossili (carbone, gas naturale e petrolio).

Tipicamente, le biomasse usate per la produzione di energia sono materiali di scarto, che non possono essere utilizzati per scopi più “nobili”: i residui delle colture, le deiezioni degli animali d’allevamento, la frazione organica dei rifiuti urbani e simili, ma nulla vieta di utilizzare dei materiali “primari” – come ad esempio il legno di alberi coltivati appositamente

Le Biomasse possono venire convertite in energia tramite processi termici, chimici o biochimici:

  • I processi termici sono quelli più diffusi e consistono essenzialmente nel “bruciare”, in presenza di ossigeno (combustione) o in assenza (pirolisi), la biomassa per ottenere calore, che può essere usato in quanto tale o per alimentare una centrale termoelettrica e dunque produrre elettricità.
  • I processi chimici o biochimici sono invece quei processi, ad esempio la gassificazione, che consentono di trasformare le biomasse in qualcosa d’altro, ovvero un combustibile che possa essere trasportato o distribuito più facilmente e poi “bruciato” per ottenere energia. Un esempio può essere proprio la centrale di Crescentino, che produrrà bioetanolo.

Il principale vantaggio delle biomasse rispetto ai combustibili fossili è che, a lungo-medio termine, il bilancio di anidride carbonica è vicino alla parità: bruciando un pezzo di legno emetto la stessa quantità di anidride carbonica che la pianta ha accumulato per far crescere il pezzo di legno in questione e, se ripiantassi la stessa pianta, il ciclo si chiuderebbe nel tempo che la pianta impiega a crescere. Inoltre, le piante sono molto efficienti nell’immagazzinare energia solare nel materiale organico, molto più efficienti di qualsiasi pannello fotovoltaico che siamo in grado di costruire. Infine, le piante e il materiale organico in genere vengono spesso coltivati per altri scopi e quello che si usa come biomassa è lo scarto.

Quali sono invece gli svantaggi? Innanzitutto il materiale organico non è un combustibile efficiente come quello fossile, ha un potere calorico minore perché contiene molta acqua, e lascia molto scarto sotto forma di cenere e di gas diversi dalla CO2, come ad esempio composti azotati e solfati che possono essere dannosi. In secondo luogo, il materiale organico è spesso un materiale  “nobile” che può essere usato per scopi diversi, dall’alimentazione umana, a quella animale, alla concimazione naturale dei campi; allo stesso modo i terreni agricoli sono di per sé una quantità finita, e se si destina un terreno alla coltivazione della colza per il biodiesel non si può contemporaneamente destinarlo alla coltivazione dei cereali per l’uomo; se si usa il letame per una centrale a biogas, i contadini della zona dovranno usare fertilizzanti chimici, e così via.

Si può creare quindi un problema “politico” come successo negli anni scorsi, in cui l’improvviso aumento della richiesta di biodiesel ha provocato un forte aumento su scala mondiale del prezzo del grano e del riso nei paesi più poveri. È un rischio concreto».

Quali sono i fattori da tenere in conto per capire il tipo di centrale a biomasse con cui si ha a che fare?

«Fondamentalmente, i parametri sono tre.

1) La provenienza del combustibile: combustibile di origine vegetale, deiezioni animali, frazione organica dei rifiuti urbani. Tra queste, il combustibile vegetale e le deiezioni animali sono generalmente più efficienti. Intuitivamente si può capire che più un materiale è “pulito” , senza elementi estranei, meglio brucerà.

2) Il contenuto d’acqua: ovviamente, maggiore è l’umidità, minore sarà la quantità di calore che si ottiene per unità di volume, e di conseguenza maggiore sarà la necessità di periodi di “asciugatura” prima che il combustibile possa essere utilizzato.

3) Il potere calorico: ovvero la quantità di energia per unità di massa o di volume, al netto dell’energia assorbita dall’evaporazione dell’umidità, che si ottiene dalla combustione. Semplificando molto, più alto è il potere calorico minori saranno i residui e minore sarà la quantità di materiale da bruciare.

Tanto per dare un termine di paragone, il carbone ha un potere calorico intorno ai 25 MJ/kg, il gas naturale intorno a 50 MJ/kg, i cascami di legname (uno dei combustibili adatti alle centrali a biomasse) intorno ai 15 MJ/kg».

Si tratta di infrastrutture che richiedono grandi spazi? 

«L’infrastruttura in quanto tale, la “centrale” vera e propria, non è concettualmente diversa da una centrale termica a combustibili fossili, e quindi occupa spazi equivalenti. Vero è che una centrale a biomasse produce meno energia di una centrale a combustibile fossile: sono dunque necessarie più centrali a biomasse per soddisfare lo stesso bisogno.

Il problema di spazio e di occupazione del suolo è in realtà spostato sul terreno necessario per produrre la biomassa: se uso un terreno agricolo per produrre biomassa, non potrò usarlo per altri scopi. L’occupazione di suolo si riduce, però, quando uso prodotti di scarto o rifiuti».

Quali ricadute ha sull’efficienza energetica della zona?

Una protesta contro le centrali a biomasse 

 

«L’approvvigionamento è il principale problema: più lontano il combustibile si trova dalla centrale, più a lungo deve essere trasportato con conseguenti emissioni dei mezzi di trasporto, che essendo tipicamente mezzi piccoli (camion che portano scarti di lavorazione) sono molto più inquinanti per unità di massa dei grossi mezzi usati per trasportare i combustibili fossili. Per spiegarmi: una flotta di camion che trasporta ognuno 3 tonnellate di cascami di legno inquina molto di più (e costa di più) della singola superpetroliera da migliaia di tonnellate.

Le biomasse sono efficienti dal punto di vista ambientale ed economico quando la filiera è corta: se brucio gli scarti di produzione raccolti in un raggio di pochi chilometri, la centrale diventa efficiente. Ma qui sorge un problema diverso, e cioè la sindrome del “non nel giardino di casa mia” che colpisce ogni progetto di questo tipo.

Altro problema legato all’approvvigionamento è il fatto che le risorse e gli scarti agricoli e da allevamento sono stati tradizionalmente usati come concimi organici: si rischia di scatenare una guerra dei prezzi tra la centrale e i consorzi dei coltivatori».

L’installazione di una centrale del genere richiede come presupposti un sistema di raccolta differenziata dei rifiuti ben funzionante?

«Secondo me si fa una grossa confusione tra biomasse e combustibile da rifiuti. In Italia è previsto esplicitamente che la frazione organica, ovvero la biomassa, venga separata dal combustibile da rifiuti prima di inviarlo agli inceneritori. La frazione organica dei rifiuti potrebbe essere una biomassa da utilizzare tal quale o da far fermentare per ottenere biogas, ma viene usata molto poco proprio per tutti i problemi politici e di immagine “verde”.

Molto più comodo è raccogliere i prodotti di scarto da lavorazioni agricole o zootecniche prima che finiscano in discarica o che vengano comunque smaltiti, considerandola come materia secondaria e comprandola direttamente dal produttore, a monte della differenziazione dei rifiuti».

Questo per quanto riguarda la parte tecnica; ora passiamo ad analizzare l’aspetto economico, urbanistico e sanitario. Quali ricadute si hanno in termine di occupazione? È pericolosa? Sono previste distanze di tolleranza dai centri abitati? La produzione di energia elettrica consente di ammortizzare il costo in termini ragionevoli o è un investimento a perdere?

«Le centrali a biomasse sono così diverse l’una dall’altra che è difficile dare una risposta generica, per cui mi sembra più interessante vedere come funzionano i processi autorizzativi per le centrali energetiche in Italia.

Per ogni progetto rilevante dal punto di vista ambientale, il progettista deve presentare uno “Studio di Impatto Ambientale” in cui vengono esaminati:

  • il quadro programmatico, ovvero le leggi valide nel posto in cui si vuole costruire, tipicamente diverse da regione a regione e certe volte anche a scala comunale, e che stabiliscono i limiti che si devono rispettare e i piani regolatori che decidono quale destinazione d’uso abbia ogni terreno;
  • il quadro progettuale, compresi i costi e le ricadute occupazionali e gli eventuali incentivi per le fonti rinnovabili;
  • il quadro ambientale, con i relativi impatti e le misure da prendere per ridurli o per compensarli.
Il fronte del no è quantomai variegato: su Internet si trovano, accanto ai manifestanti contrari, i simboli partitici più disparati (Forza Nuova, Italia dei Valori, Movimento 5 stelle...) 

 

Dopodiché questo studio è sottoposto a una fase di Valutazione da quella che viene chiamata “conferenza dei servizi” in cui possono dare il loro parere tutti gli enti interessati. Questa fase è tipicamente il momento in cui si forma il “comitato del no” di turno, che chiede di fermare tutto. La conferenza dei servizi diventa quindi un mercanteggiare tra il costruttore che vorrebbe spendere il meno possibile, le amministrazioni che pretendono compensazioni per far approvare il piano e le opposizioni politiche del momento che tipicamente descrivono il progetto di turno come il Quarto Cavaliere dell’Apocalisse.

Al di là di quella che è la pratica degenere, si può dire che l’impatto occupazionale a lungo termine rispetto alle centrali tradizionali non è particolarmente elevato, dato che le centrali sono abbastanza automatizzate; è certamente più interessante quello legato alla costruzione della centrale e alla raccolta e trasporto dei combustibili.

Dal punto di vista dell’inquinamento si può in generale dire che un impianto grande genera meno inquinamento per MW prodotto, ma lo concentra in un unico punto; diversi impianti distribuiti sul territorio generano più inquinamento in totale ma in concentrazioni più basse e quindi meno pericolose. Rispetto ai combustibili fossili, il bilancio di CO2 è molto migliore, praticamente nullo, ma le emissioni di polveri, NOX e monossido di carbonio possono essere anche molto maggiori e devono quindi essere trattate nei camini prima di venire rilasciate in atmosfera.

Dal punto di vista economico, le biomasse per produzione di energia elettrica sono molto convenienti in Italia perché godono delle incentivazioni dei cosiddetti “certificati verdi”, ovvero un premio o un prezzo fisso molto competitivo garantito dal gestore pubblico dei servizi energetici.

Per tutte le fonti rinnovabili esiste un momento in cui la tecnologia matura a tal punto da essere più conveniente delle fonti tradizionali anche senza incentivi, detto di “grid parity”. In Italia, in questo momento (i dati più aggiornati che ho trovato sono in uno studio del Politecnico di Milano di metà 2012), sono sopra la grid parity i piccoli e piccolissimi impianti a pellet e cascami di legname che producono calore direttamente vicino alle fonti; sono sotto la grid parity gli impianti che producono energia elettrica e che devono trasportare grandi quantità di materiale».

Umberto Mangiardi
@UMangiardi

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