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Thursday 4 December 2018

Gassificazione della Biomassa

La gassificazione è un processo chimico termico dove la biomassa solida viene convertita in combustibile gassoso. Il combustibile gassoso risultante dal processo di gassificazione della biomassa è chiamato gas di sintesi (syngas) .
Il combustibile prodotto è una miscela di vari gas come il monossido di carbonio (CO), biossido di carbonio (CO 2), idrogeno (H 2), metano (CH 4), vapore (H 2 O), idrocarburi (ad esempio C 2 H 6, C 2 H 4) e azoto (N 2).

L'ultimo si forma solo quando si utilizza aria atmosferica per il processo e non quando viene utilizzato ossigeno puro. Oltre ai composti summenzionati, diverse tracce di inquinanti possono essere trovati nel gas combustibile prodotto (ad esempio catrame, cenere, ammoniaca, acidi, idrocarburi complessi). Il combustibile gassoso, risultante dal processo di gassificazione della biomassa, è chiamato gas di sintesi (syngas). Quando il processo è realizzato con l'utilizzo di aria atmosferica (la scelta più comune e meno costosa), il syngas ha un potere calorifico netto di 4,6 MJ / m3 , che equivale a circa 1/7 rispetto al gas naturale. Nel caso, però, che venga utilizzato ossigeno puro, questo valore può essere aumentato anche di tre volte. In entrambi i casi, se si utilizza aria atmosferica o ossigeno puro, il syngas è opportuno che venga bruciato come combustibile in un sistema di cogenerazione o in appositi bruciatori a turbina.

Da un punto di vista chimico, il processo di gassificazione della biomassa è piuttosto complesso e consiste nelle seguenti fasi principali: decomposizione organica della biomassa in un gas non condensabile, vapori e catrame, cracking termico di gas in gas di sintesi e catrame, gassificazione e ossidazione parziale di syngas, vapore e catrame. Le richieste di calore, necessario per la gassificazione della biomassa, sono coperte dalla combustione di una parte del materiale iniziale della biomassa.
Un parametro fondamentale nel processo di gassificazione della biomassa è il tipo di biomassa. A seconda della sua derivazione, possono avere proprietà che differiscono notevolmente tra di loro, con conseguente profilo del processo tecnologico e per l'intera vitalità dell'impianto. Le proprietà, che sono l'epicentro dell'attenzione, sono il contenuto di umidità, il tenore di ceneri, il potere calorifico, la densità e la dimensione.

Gli impianti si possono differenziare in base alle temperature di reazione: quelli che operano ad una temperatura più alta di 1000 °C svolgono la reazione in modo più rapido, quelli che operano a temperature più basse, 350-600 °C, hanno tempi di reazione molto lunghi, anche di 24 ore.
Ad esempio, i gassificatori possono essere suddivisi in base al loro mezzi di gassificazione (aria, ossigeno o vapore), il modo di alimentazione del calore richiesto (autothermic o allothermic), la pressione di esercizio (atmosferica o sotto pressione reattori) e il loro design (fisso o fluidizzato letto).

Va notato che il syngas non deve essere utilizzato direttamente nei motori di produzione di energia. Una fase di pretrattamento è necessaria per raffreddare la miscela e ridurre le quantità di inquinanti in essa contenute (ad esempio catrame, zolfo). Oltre al syngas, il processo produce anche tar (i tar sono totalmente inutili per la combustione e dannosi per gli impianti). La loro proporzione dipende da vari parametri quali, ad esempio, il tipo di biomassa. Tenuto conto del suo elevato potere calorifico, le migliori pratiche disponibili nella gestione del catrame è il suo sfruttamento energetico all'interno dell'impianto di gassificazione.
Indubbiamente la gassificazione della biomassa è un processo più complesso e con riferimenti commerciali meno attraenti di altri utilizzi di biomassa per uso energetico, come la combustione. Tuttavia i vantaggi, che derivano da tale processo, quali principalmente la maggiore efficienza energetica, hanno portato ad un aumento costante del numero di impianti costruiti.

 

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