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Valorizzazione biomasse, residui e rifiuti

Referente: ing. Giacinto Cornacchia - e mail: giacinto.cornacchia@enea.it - tel. 0835.974406


La gassificazione delle biomasse per l'energia e la chimica verde

La biomassa è un importante serbatoio di energia. Grazie al ciclo della fotosintesi, questa fonte è rinnovabile e, rispetto ai combustibili fossili (cioè petrolio, gas naturale, carbone), il suo utilizzo per generare calore ed energia ha un basso impatto ambientale. Inoltre, la biomassa è una fonte di carbonio e quindi può essere utilizzata come valida alternativa rinnovabile a quelle fossili anche nei settori della chimica e dei trasporti.

L'energia derivante dalla biomassa può essere prodotta in molti modi, tra altri, la gassificazione è una delle più favorevoli. Attraverso la gassificazione, la biomassa può essere convertita in un combustibile gassoso (syngas), di maggior pregio e flessibilità di impieghi rispetto alla materia prima di partenza. Il gas prodotto può infatti essere utilizzato a fini energetici in applicazioni dirette, per la produzione combinata di calore ed energia elettrica, oppure, dopo un adeguato upgrading, utilizzato per la produzione di carburanti a basso impatto ambientale quali ad esempio: idrogeno – H2, gas naturale sintetico - SNG, carburanti liquidi derivanti dal processo Fischer-Tropsch, metanolo, dimetilestere - DME.

Scegliendo opportunamente le condizioni di conversione, il syngas può diventare anche la base da cui sintetizzare anche un ampio ventaglio di sostanze chimiche, fornendo così un percorso «green» per la loro produzione.

Schemadeiprodottidigassificazionedellebiomasse.jpg

Presso il Centro Ricerche ENEA Trisaia è presente una stazione sperimentale dedicata allo studio, implementazione e scale-up dei processi di gassificazione biomasse. Tra alte peculiarità, il parco tecnologico di Trisaia si contraddistingue per l’ampiezza delle tecnologie disponibili, le taglie di impianto e le possibilità di impiego del gas prodotto. Tali impianti sono dotati di sezioni per la purificazione e il condizionamento del gas prodotto e di sistemi di monitoraggio per l’acquisizione dei parametri di processo.

L'attività di ricerca e sviluppo è incentrata tipicamente sullo sviluppo di tecnologie di piccola e media taglia per la produzione di elettrica. Ciò al fine di consentire lo sfruttamento di materie prime di basso valore, come i residui di biomassa provenienti dalla gestione forestale, i settori agroindustriali e le industrie del legno, e quindi facilitare la diffusione della produzione di energia elettrica distribuita.

Nel programma di attività di R&S, sono inoltre inclusi lo sviluppo di processi innovativi per la produzione di vettori energetici secondari , quali ad es. idrogeno - H2, gas naturale sintetico - SNG, metanolo -MeOH.

Stazione sperimentale per la conversione termochimica delle biomasse

 

La termovalorizzazione dei residui e rifiuti

La gestione integrata dei rifiuti comprende diverse azioni in successione gerarchica  volte a  massimizzare i benefici pratici dei prodotti, immessi sul mercato, e ridurre al minimo la quantità di rifiuti da smaltire in discarica

A valle delle azioni di prevenzione, minimizzazione e riuso dei prodotti, la gerarchia di gestione dei rifiuti (figura 2) prevede  il riutilizzo e il riciclo del materiale e la loro valorizzazione energetica qualora i materiali non siano più riutilizzabili e riciclabili.

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A tal fine nel Centro Ricerche ENEA di Trisaia si svolgono attività di ricerca finalizzate allo sviluppo e dimostrazione di processi e tecnologie finalizzate sia al recupero di materia da rifiuti e scarti di lavorazione che alla loro valorizzazione termica, tramite processi termochimici di  pirolisi, gassificazione, combustione,  torcia al plasma, ecc..

Di seguito si riportano solo alcune delle attività di R&D svolte e che hanno permesso:

-        la produzione di prodotti ad alto valore aggiunto da compositi fibrorinforzati (fibre di carbonio), da pneumatici fuori uso (carboni attivi e materiali ceramici di dimensione nanometrica)

la produzione di vettori energetici più flessibili, come carbone, bio-olio e syngas da rifiuti derivanti dalla raccolta differenziata dei rifiuti solidi urbani, da rottamazione di autoveicoli, da pneumatici da rifiuti plastici di varia natura, ecc..

Stazione sperimentale per la conversione termochimica di rifiuti

I processi chimico fisici per la valorizzazione dei residui e rifiuti

Le principali attività di ricerca e sviluppo sono incentrate sul recupero di materia tramite processi di estrazione con solvente finalizzate al recupero di materie ad alto valore aggiunto per applicazioni energetiche e processi chimico-fisici di pretrattamento dei materiali per la bioraffineria

Stazione sperimentale per il recupero di materia tramite processi di estrazione con solvente  e processi chimico-fisici di  pretrattamento dei materiali per la bioraffineria è costituida da:

-        Impianti di estrazione con solvente in scala laboratorio e in scala pilota per il recupero di terre rare  da minerali e rifiuti elettronici;

-        Processi chimico fisici per la sperimentazione di tecnologie di recupero e riciclo di residui industriali costituito da una serie di operazioni chimico-fisiche unitarie  (CRISMAT)