Il legno è una delle risorse rinnovabili migliori e più abbondanti in natura e, da tempo immemorabile, l'uomo lo utilizza in una miriade di modi. Di pari passo con il progresso tecnologico, l'impiego dei prodotti in legno si è evoluto fino a creare nuove opportunità in settori così diversi come l'architettura, l'informatica e il consumo energetico. Nel post di questa settimana della rubrica "Nature’s Packaging", approfondiremo il tema del legno come risorsa energetica innovativa.

Biomassa

La biomassa è costituita da materiale organico rinnovabile di origine vegetale o animale. Le fonti energetiche da biomassa comprendono, ad esempio, piante, colture, scarti agricoli e forestali, gas prodotti dalle discariche e rifiuti solidi industriali e urbani.

Cosa li rende rinnovabili? Nel caso delle piante, delle colture, dei prodotti agricoli e dei residui forestali, questi possono essere utilizzati in vari modi e poi ripiantati e ricoltivati rapidamente. I rifiuti industriali e urbani, invece, vengono prodotti in modo continuo.

In molti casi la biomassa, in quanto fonte di energia rinnovabile, può essere convertita in energia tramite combustione o reazioni chimiche. Questa energia può essere utilizzata per una vasta gamma di scopi, dalla produzione di calore per le abitazioni all'energia elettrica per gli edifici, fino al carburante per i veicoli (ad esempio l'etanolo).

Biomassa legnosa

La biomassa legnosa è costituita dai materiali residui di alberi e arbusti, che comprendono le parti dell'albero che normalmente non vengono raccolte per essere utilizzate: radici, foglie, rami, rametti, corteccia e, talvolta, rampicanti. La biomassa legnosa proviene da diverse fonti: attività di gestione forestale, alberi coltivati a fini energetici, scarti dei prodotti forestali, legno utilizzato come combustibile, scarti di legno urbani, operazioni di diradamento di alberi e foreste volte a ridurre i danni causati dagli incendi boschivi e dai parassiti del bosco.

• Operazioni di gestione forestale – Ciò comprende il materiale che viene solitamente lasciato sul posto quando un bosco viene sottoposto a taglio per la produzione di legname, come rami, cime degli alberi, ceppi e altri residui
• Alberi coltivati a fini energetici – Alberi o piante legnose che ricrescono rapidamente dopo la potatura. Sono incluse le colture a rotazione breve di specie quali il pioppo e il salice.
• Rifiuti dei prodotti forestali – In questa categoria rientrano la segatura e gli scarti provenienti dalle segherie e dalla produzione di mobili.
• Combustibile legnoso – prodotti quali legno da pasta e legname di qualità commerciale utilizzati come fonte di combustibile per il riscaldamento degli edifici o per la produzione di calore nei processi industriali.
• Rifiuti legnosi urbani – Detriti legnosi derivanti dalla bonifica dei terreni, dai residui delle tempeste, dalle potature nel settore del paesaggismo e dalla pulizia delle linee elettriche.
• Diradamento di alberi e foreste – potatura e diradamento di foreste e popolamenti arborei, compresa la rimozione di specie arboree e piante indesiderate. Tutti i residui vengono rimossi al fine di preservare o migliorare la salute ecologica della foresta e aumentarne la capacità di prevenire il rischio di incendi boschivi.

Energia da biomassa legnosa

La maggior parte della biomassa legnosa utilizzata a fini energetici è un sottoprodotto delle attività di gestione forestale e dell'industria dei prodotti forestali. Come fonte energetica, la biomassa legnosa viene convertita in energia principalmente attraverso processi di combustione, conversione chimica, conversione biochimica e conversione termochimica.

• Combustione: combustione di biomassa legnosa per la produzione di calore.
• Conversione chimica – scomposizione della biomassa legnosa tramite un processo indotto chimicamente. Si pensi al biodiesel.
• Conversione biochimica – utilizzo di un organismo vivente (ad esempio, batteri o lieviti) per decomporre la biomassa
• Conversione termochimica: l'esposizione della biomassa al calore produce diversi tipi di gas e liquidi, oppure solidi (ad esempio, gassificazione, liquefazione, pirolisi)

Elettricità

La legna può essere bruciata in una caldaia per produrre energia elettrica. Il calore generato dalla combustione della legna porta l'acqua a ebollizione e produce vapore, che aziona le turbine e genera energia elettrica. L'energia elettrica viene spesso utilizzata per alimentare qualsiasi tipo di impianto, dalle piccole attività industriali alle centrali elettriche comunali.

Calore

Accendere e utilizzare un fuoco per riscaldarsi è il metodo di riscaldamento più antico al mondo. Nel contesto della biomassa legnosa e del riscaldamento, questi impianti (caldaie, stufe e fornaci da esterno) vengono solitamente utilizzati per riscaldare edifici e/o spazi industriali. Un'alternativa diffusa è rappresentata dagli impianti di riscaldamento a pellet, sia per uso domestico che commerciale.

I pellet di legno sono un prodotto derivato dalla biomassa che viene lavorato e compresso in piccoli cilindri, ideali per lo stoccaggio e la produzione di calore grazie alle loro dimensioni ridotte e alla loro densità. Negli ultimi anni sono diventati una soluzione molto diffusa per il riscaldamento domestico, tramite stufe a pellet, e stanno guadagnando sempre più popolarità anche nel settore del riscaldamento commerciale e industriale.

Cogenerazione

Quando l'elettricità e il calore vengono generati e utilizzati contemporaneamente, questo processo viene definito cogenerazione o produzione combinata di calore ed elettricità (CHP). In ambito commerciale e industriale, le caldaie che utilizzano la legna per produrre elettricità generano anche acqua calda e/o vapore, che vengono impiegati in altre applicazioni. La cogenerazione è l'uso più comune dell'energia da legno negli Stati Uniti. Gli impianti di produzione di cellulosa e carta utilizzano biomassa legnosa e sottoprodotti del legno in questi sistemi per produrre calore ed energia elettrica.

Biocarburanti

Mentre la maggior parte dei carburanti per il trasporto deriva dalla raffinazione dei prodotti petroliferi, i biocarburanti sono oggetto di approfondite ricerche per rispondere alle preoccupazioni relative all'esaurimento dei combustibili fossili tradizionali, alle questioni ambientali, alla sicurezza energetica nazionale e alla fluttuazione dei prezzi. I tipi di biocarburanti più diffusi sono l'etanolo e il metanolo.

• Etanolo – L'etanolo a base di legno (cellulosico) viene prodotto dalle pareti cellulari dei materiali legnosi. Chimicamente più complesso rispetto all'etanolo tradizionale di origine vegetale, l'etanolo cellulosico brucia in modo più pulito rispetto alla benzina e al diesel. Presenta inoltre basse emissioni di carbonio, zolfo e particolato.
• Metanolo – noto anche come alcool di legno, si ottiene dalla distillazione del legno. Viene solitamente utilizzato nei carburanti da competizione e come additivo per aumentare il numero di ottani della benzina.

La biomassa legnosa, in quanto risorsa naturale e rinnovabile utilizzata per produrre calore, elettricità, energia e combustibili, presenta sia vantaggi che svantaggi. Il suo prelievo dalle foreste può contribuire a mantenere le foreste in buona salute e ad attenuare il rischio di incendi boschivi; tuttavia, è importante comprendere che un uso eccessivo o un prelievo eccessivo di materiale legnoso può avere un effetto negativo sulla fertilità del suolo e sugli habitat naturali. Si tratta di un delicato equilibrio tra economia ed ecologia, in cui pratiche come la selvicoltura possono aiutare a definire il giusto equilibrio.

Una domanda ricorrente è se vi sia una quantità sufficiente di biomassa legnosa per costituire una risorsa sostenibile in grado di crescere fino a soddisfare le esigenze di un ampio segmento della popolazione o di un settore manifatturiero. Ciò dipenderà in parte dalle politiche governative, dagli incentivi e dall'attività imprenditoriale che stimola l'innovazione nel settore.

Sebbene non esista alcuna fonte energetica, rinnovabile o meno, in grado di risolvere da sola tutte le sfide legate alla produzione e al consumo di energia, la biomassa legnosa offre sicuramente alternative valide che possono e potranno soddisfare tali esigenze, sia oggi che in futuro. Il legno sarà sempre una valida soluzione.