Cos'è la biomassa lignocellulosica

Con il termine "biomassa lignocellulosica" si indica qualsiasi materiale organico di origine vegetale il cui scheletro strutturale è composto da tre polimeri principali: cellulosa, emicellulosa e lignina. Questi tre componenti formano le pareti cellulari di tutti i tessuti legnosi e semi-legnosi: tronchi, rami, foglie, steli, gusci, noccioli.

È la forma più abbondante di biomassa rinnovabile sul pianeta: ogni anno la fotosintesi fissa circa 120 miliardi di tonnellate di carbonio in forma lignocellulosica. La quota effettivamente utilizzata per energia è minima; la restante parte si decompone rilasciando in atmosfera il carbonio precedentemente assorbito.

Composizione chimica e prestazioni di gassificazione

La composizione chimica della biomassa determina direttamente la qualità del syngas e del biochar prodotti:

  • Cellulosa (38–50%) - polimero lineare di glucosio, si decompone a 315–400 °C producendo prevalentemente gas non condensabili (CO, H₂, CO₂). Alta cellulosa significa buona resa in syngas.
  • Emicellulosa (23–32%) - polimero ramificato di pentosi e esosi, si decompone a 220–315 °C. Contribuisce alla fase di pirolisi iniziale con CO₂, CO, H₂O e tar leggeri.
  • Lignina (15–25%) - polimero fenolico aromatico, si decompone a 280–500 °C. È la principale sorgente di tar pesanti, ma anche di biochar ad alto contenuto aromatico: maggiore è la lignina, più stabile e pregiato è il BioGS Char prodotto.

Il combustibile: pellet da qualsiasi biomassa vegetale

Il BioGS-1.0 è alimentato a pellet, il sistema è progettato per accettare pellet prodotto da qualsiasi materiale organico vegetale: scarti agricoli, residui di potatura, pulizie forestali, sottoprodotti di lavorazione del legno, steli, gusci, noccioli.

Il pellet può essere utilizzato in purezza o in mix con piccole quantità di cippatino, gusci di frutta secca, noccioli e materiali simili, a condizione che la pezzatura sia compatibile con il sistema di alimentazione e che l'umidità rimanga nei parametri richiesti.

  • Umidità massima: 10%. Il processo di gassificazione richiede biomassa secca: un'umidità superiore al 10% riduce la temperatura nella zona di ossidazione e peggiora la qualità del syngas. Il pellet, per la sua natura (prodotto con essiccazione e pressatura a caldo), raggiunge tipicamente il 6–8% di umidità e soddisfa questo requisito senza trattamenti aggiuntivi.
  • Granulometria: pellet diametro 6–8 mm con lunghezza ≤ 40 mm; per i materiali in mix (cippatino, noccioli, gusci), pezzatura massima consigliata 20 mm. Particelle fini (polvere, segatura sciolta) sono da evitare in quantità eccessive perché causano compattamento del letto nel reattore.
  • Contenuto di ceneri: tolleranza ampia grazie alla geometria open core; prestare attenzione alle biomasse con alte concentrazioni di silice e potassio (vinacce, paglia, ecc.) che abbassano la temperatura di fusione delle ceneri e possono favorire la formazione di clinker.
  • Tipologie di biomassa compatibili: legno duro (faggio, quercia, frassino, carpino), legno resinoso (abete, pino, larice), potature agricole (vite, olivo, frutteti), gusci e noccioli (nocciola, mandorla, noce, oliva, ciliegia), residui di lavorazione del legno (trucioli, scarti di segheria), scarti industriali di origine organica vegetale.

La tolleranza alle resine è una caratteristica distintiva rispetto alle caldaie a combustione diretta, tuttavia, nonostante l'elevata tolleranza rispetto ai sistemi a combustione tradizionale, vi sono alcune tipologie di biomasse che risultano inadatte, come quelle erbacee ad alto contenuto di silice (lolla di riso, paglia di cereali, miscanto): il rischio di clinkerizzazione nel reattore e di fouling vetroso sul bruciatore le rendono incompatibili con un funzionamento affidabile. Per una trattazione completa del meccanismo di danno, vedi l'articolo dedicato: Silice nella biomassa: il rischio nascosto per i gasificatori.