La bioenergia è l’energia che si genera a partire dalla biomassa

La bioenergia è l’energia che si genera a partire dalla biomassa. L’umanità ha utilizzato per secoli la bioenergia da biomassa - principalmente la legna - come fonte di energia.

La Bioenergia in generale può essere definita come l'energia proveniente dal sole e immagazzinata all'interno di materiali di origine animale o vegetale, più comunemente conosciuti come biomassa.

Che cos’è la Biomassa?
La terra produce ogni anno oltre 230 mila milioni di tonnellate di materia viva. La biomassa è la vita nella nostra terra: alberi, arbusti, prati, alghe, granaglie, animali, microbi, ecc. Comprende tutte le tipologie di materie vegetali, anche grasse e altre scorie di origine animale, materiale organico contenuto nelle acque reflue e tutti i residui di origine biologica.
 
Nella recente direttiva del Parlamento Europeo del 23 di aprile del 2009, relativa al fenomeno dell’uso dell’energia derivante da fonti rinnovabili, si definisce la biomassa come la “frazione biodegradabile dei prodotti, rifiuti e residui di origine biologica provenienti dall’agricoltura (includendo le sostanze di origine vegetale e di origine animale), della silvicoltura e delle industrie ad essa connesse, includendo la pesca e la acquacoltura, così come la porzione biodegradabile dei residui industriali e municipali”.

Che cos’è la Bioenergia?

 La bioenergia è l’energia che si genera a partire dalla biomassa. La bioenergia rientra nella definizione di “energia rinnovabile”.

Schema del ciclo delle biomasse per ricavare energia

La bioenergia moderna ha fornito il 5,3% della domanda finale globale di energia nel 2020.

L'uso industriale della bioenergia è concentrato in paesi con grandi industrie alimentari come Brasile, Cina, Stati Uniti e India. Mentre l'uso per gli edifici è più sviluppato in Europa e nel Nord America.

I biocarburanti, principalmente etanolo e biodiesel, hanno fornito circa il 3,5% dell'energia per i trasporti nel 2020. La produzione nel 2021 è stata limitata dagli elevati costi delle materie prime.

La produzione di etanolo, il biocarburante più utilizzato, è aumentata del 26% tra il 2011 e il 2021. La produzione globale di biodiesel è raddoppiata tra il 2011 e il 2021, principalmente a causa della maggiore produzione e utilizzo in Asia. La produzione di HVO è aumentata del 36% nel 2021.

HVO è un lontano parente del biodiesel è il cosiddetto Hydrogenated Vegetable Oil o HVO, olio vegetale idrotrattato. Si tratta di un combustibile di elevata qualità ottenuto da olio usato, olio di semi di colza, olio di palma e grassi animali.

Nel settore elettrico, il contributo della bioenergia è aumentato del 10% nel 2021 ed è aumentato complessivamente dell'88% dal 2011. La Cina è rimasta il principale produttore di bioelettricità, con una produzione in aumento di un fattore 4,5 dal 2011. I prossimi maggiori produttori sono gli Stati Uniti, Brasile e Germania.

Impianti di bioenergia

Per ottenere bioenergia e biocarburanti dalle biomasse si usano diversi processi:

Con la combustione si ottiene bioenergia in modo diretto: l’energia chimica della biomassa viene infatti trasformata in energia termica.

Tramite la gassificazione e la pirolisi si formano dei prodotti intermedi che sono a loro volta fonte di bioenergia.

Tramite la digestione anaerobica si ottiene il biogas e tramite la fermentazione alcolica il bioetanolo. Il biodiesel viene invece prodotto dalla transesterificazione degli oli estratti.

La conversione energetica della biomassa può avvenire in centrali termoelettriche o in piccoli impianti (industriali o domestici) secondo diverse modalità. L’energia prodotta dalla biomassa può infatti essere sfruttata attraverso molteplici processi basati su diverse tecnologie. Le diverse modalità si distinguono sulla base di molte variabili, fra cui la grandezza dell’impianto, la destinazione d’uso, le tipologie di componenti relativi alla fase di combustione e trattamento dei fumi.

Nella sua trasformazione da materia prima a energia, la biomassa subisce una serie di processi e trasformazioni cha vanno dai processi di pre-trattamento (alcune fonti come la legna non necessitano di tali trattamenti), ai processi di trasformazione (come nel caso degli scarti vegetali, dei rifiuti urbani o delle colture oleose), alla conversione di biomassa in energia termica, alla conversione di energia termica in energia elettrica. Non tutti questi passaggi, naturalmente, possono essere presenti nello stesso impianto: si deve quindi distinguere tra impianti che bruciano biomassa trattata altrove e quelli che integrano i due processi.

Quali sono le minacce in relazione all’incremento dell’uso della bioenergia?

 Coprire l’elevata domanda di biomassa delle centrali elettriche industriali per la produzione di calore ed energia e`difficile e costoso. La produzione di bioenergia su scala industriale presenta una delle nuove grandi minacce per i boschi e le foreste, la biodiversità, le popolazioni ed il clima considerando l’espansione della domanda di prodotti dell’agricoltura e la silvicoltura.

 La produzione di bioenergia deve essere in linea con gli obiettivi dell’Unione europea ossia deve  utilizzare le risorse in modo più efficiente, il che significa ridurre il consumo di terra e delle altre risorse necessarie per la produzione di ogni unità di bioenergia ed evitare, al contempo, danni ambientali derivanti dalla sua produzione.

Secondo l’analisi dell’EEA che considera principalmente il potenziale di energia da terreni agricoli e, in misura minore, quello derivante da foreste e biomasse di scarto, l’attuale mix di colture energetiche non è favorevole all’ambiente e raccomanda una gamma più vasta di colture per ridurre l’impatto ambientale; in particolare sarebbe importante includere le colture perenni, che non hanno bisogno di essere piantate annualmente, per aumentare i “servizi ecosistemici” dei terreni agricoli.

La bioenergia è spesso considerata “carbon neutral”, così come l’anidride carbonica liberata nella combustione che si presume venga compensata dalla CO2 assorbita durante la crescita delle piante. Tuttavia il cambiamento indiretto d’uso dei suoli può annullare qualsiasi risparmio di gas a effetto serra derivante dalla produzione di biocarburanti basati su colture energetiche. Ciò si deve allo spostamento della produzione di colture su terreni precedentemente inutilizzati, che può portare alla conversione all’agricoltura di foreste e savane. Un tale uso dei terreni danneggia la biodiversità e aumenta le emissioni di gas a effetto serra.

Un utilizzo estensivo di alberi ad alto fusto a fini energetici può avere un effetto negativo sul clima, a causa del lungo intervallo di tempo necessario affinché gli alberi ricrescano e ri-catturino la CO2 che viene rilasciata quando il legno viene utilizzato per produrre energia. Questo “debito di carbonio” non sussisterebbe se la bioenergia utilizzasse altre biomasse forestali, come i rami rimasti dalla raccolta del legname o gli scarti dei prodotti del legno e della carta.

Usare i rifiuti organici e residui agricoli e forestali come materia prima è un modo più efficiente di usare le risorse rispetto a molti altri tipi di materia prima, in quanto non aggiunge pressioni sul suolo e sulle risorse idriche e offre un’elevata riduzione di emissioni di gas ad effetto serra.

Per ragioni di mercato, molte superfici di terra smettono di essere usate per la produzione di alimenti per passare alla produzione di energia. Per il 2050 tra il 20 ed il 50% delle superfici sono in pericolo di esaurimento o di riduzione della loro produzione - proprio quando potrebbero esserci fino a due mila milioni di bocche in più da sfamare.

 

EEA report, EU bioenergy potential from a  resource-efficiency perspective, 2013

REN21, Renewables Global Status Report