Le colture dedicate - Centro Interdipartimentale di Ricerche Agro ...

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124 QUADERNO ARSIA 6/2004 4. Macchina pellettizzatrice 5. Campioni di pellet di 10 e 6 mm prodotti dall’impianto dimostrativo di Pisa Il macchinario utilizzato è in grado di lavorare con umidità dei materiali in ingresso variabile dal 10 al 35%, mantenendo una capacità produttiva di circa 500 kg/h e, grazie alla tecnologia adottata (in cui l’estrazione dell’umidità in eccesso avviene per depressione), ha un consumo elettrico relativamente ridotto (circa 50 kWh). Nell’ambito del progetto, sono state sperimentate con successo due diverse matrici, con diametro del prodotto in uscita di 6 e 10 mm rispettivamente, ed è stata trattata, pur se in tempi diversi, una grande quantità di biomassa legnosa ed erbacea di provenienza agricola e forestale. Qualità del pellet prodotto Come in precedenza affermato, la tecnologia di pellettizzazione consente di utilizzare, come materia prima, qualsiasi tipo di biomassa vegetale, anche eterogenea, come quello che si potrebbe trovare in una grande azienda agricola (potature di arboree, paglie di cereali, cippato di legno ecc.). Con il carro macinatore a monte del processo, si possono, inoltre, mescolare diversi tipi di biomassa per ottenere mix in proporzioni prestabilite che, pur utilizzando in parte biomassa di minor qualità, portino a un prodotto finale conforme alle normative proposte. È noto, infatti, che la biomassa erbacea (paglie o colture dedicate) ha, generalmente, una bassa qualità (alto contenuto in ceneri ricche di ossidi alcalini), mentre il legno presenta bassi contenuti in ceneri (che peraltro aumentano all’aumentare del rapporto corteccia/legno, e quindi del contenuto in sali minerali) e nella percentuale di ossidi alcalini, rendendo questa biomassa un eccellente biocombustibile. Nelle prove condotte con la macchina pellettizzatrice, nell’ambito del progetto, sono state impiegate biomasse erbacee e arboree, sia da scarti e potature agricole che da colture dedicate (paglia, fieno di erba medica, sorgo, canna, vite, olivo, pesco, pioppo da SRF ecc.). I pellet ottenuti (foto 5) si sono rivelati di ottima consistenza e conservabilità e, a distanza di un anno, hanno mantenuto pressoché intatte le caratteristiche fisiche originali (fatta eccezione per il pellet di cardo in cui, i pappi contenuti nei capolini limitavano l’adesione del materiale, diminuendone la conservabilità). L’umidità finale dei pellet è risultata essere, in ogni caso, soddisfacente, se si esclude il cardo e il mix pioppo+sorgo, che presentavano un’umidità iniziale al di sopra del 10%. Nel primo caso, tale risultato è probabilmente dovuto all’elevata umidità che aveva il materiale da pellettare, a causa dello stoccaggio all’aperto. Per il mix pioppo+sorgo, invece, si osserva che il processo di produzione ha asportato soltanto il 10,4% dell’umidità iniziale, troppo poco per scendere al di sotto del 10% di umidità finale. Va comunque evidenziato che quando il materiale in uscita risulta essere eccessivamente umido è, comunque, possibile inviarlo nuovamente al processo di pellettizzazione, affinché l’umidità venga ulteriormente ridotta fino al raggiungimento dei valori desiderati. La variabilità dei risultati ottenuti durante le prove di pellettizzazione, per l’abbattimento del contenuto idrico iniziale, rende necessarie ulteriori sperimentazioni per verificare le reali capacità della macchina di estrarre l’umidità da biomasse pure o da mix (tab. 5).
Il Potere Calorifico (PC) è un parametro di fondamentale importanza per un combustibile, determinando la quantità di energia in esso contenuta: quanto più questo valore è alto, tanto più il prodotto sarà apprezzato. Per misurare tale parametro nei pellet è stata utilizzata una bomba calorimetrica, in grado di calcolare il Potere Calorifico Inferiore 5 (PCI) dei campioni. I risultati ottenuti sono riportati nella tab. 6, in cui si osserva che il PCI dei pellet è soddisfacente per tutti i campioni, essendo al di sopra dei valori indicati dalla normativa del CTI, ed è massimo per il pioppo da SRF (18.273 kJ/kg), confermando il grande interesse per questa coltura da energia. L’analisi della qualità dei pellet è stata completata con un approfondito studio sulle ceneri in essi contenute: la percentuale di queste sul peso del pellet è stata calcolata trattando i campioni in stufa ventilata a una temperatura di 600°C, fino a ottenere un peso costante del residuo secco. Le ceneri sono state, poi, analizzate per quantificare gli ossidi alcalini e il Cloro in esse contenute. Dai risultati, esposti in tab. 6, è possibile osservare che tutti i campioni risultano avere un contenuto in ceneri superiore ai limiti posti dal CTI per le categorie A e B (fatta eccezione per il miscanto che, con l’1,38%, rientra nei limiti della categoria B, che include le biomasse erbacee). Questo risultato discorda con quanto atteso in base alla bibliografia, infatti, nelle precedenti ricerche nazionali e internazionali, le specie legnose hanno, normalmente, un contenuto in ceneri inferiore a quello riscontrato. Tale risultato è probabilmente dovuto al fatto che il processo produttivo del pellet, per le specifiche esigenze che la sperimentazione richiede, non è stato continuativo, portando la macchina a lavo- LE ESPERIENZE DEL PROGETTO BIOENERGY FARM Tab. 5 - Umidità della biomassa originale e del pellet prodotto Umidità biomassa Umidità del pellet Diminuzione di umidità Tipo di biomassa agroforestale agroforestale in uscita prodotto percentuale e sua provenienza dal carro macinatore (%) (%) dell’originale Cardo (San Piero a Grado - PI) 35 13,0 62,8 Canna comune (San Piero a Grado - PI) 11,7 7,9 31,8 Sorgo (San Piero a Grado - PI) 10,6 9,0 14,8 Sorgo (Cesa - AR) 10,9 6,0 45,0 Pioppo (San Piero a Grado - PI) 21,4 — — Pioppo + sorgo (San Piero a Grado - PI) 12,1 10,9 10,4 Potatura pesco (San Casciano Val di Pesa - FI) 11,7 7,7 34,5 Potatura olivo (San Casciano Val di Pesa - FI) 11,1 6,5 41,8 Potatura vite (San Casciano Val di Pesa - FI) 12,4 7,5 39,4 Medica dopo estrazione proteine (San Piero a Grado - PI) 19,0 7,8 58,9 Medica (San Piero a Grado - PI) 15,8 9,3 40,7 125 rare in condizioni non ottimali e aumentando così il contenuto di impurità inglobate nel pellet. Va comunque puntualizzato che i risultati delle analisi chimiche dei biocombustibili possono variare molto in funzione della strumentazione e della metodologia di analisi applicata, dato che non sempre è possibile utilizzare protocolli standardizzati. Inoltre, va notato che, nel caso delle biomasse, il risultato delle analisi può variare sensibilmente in funzione della varietà della specie considerata, delle caratteristiche della stazione in cui è stata prodotta e delle tecniche di coltivazione, raccolta e stoccaggio utilizzate. Anche nelle analisi realizzate nel progetto si nota che la stessa varietà di sorgo (Abetone), coltivato in due diverse località, presenta notevoli differenze qualitative tab. 6. I dati ottenuti sono comunque validi, particolarmente, poi, se usati per confrontare tra loro le biomasse impiegate nel progetto: in questo caso, infatti, essendo stata applicata la medesima metodologia di laboratorio, questa non costituisce una variabile sperimentale. Analizzando i risultati ottenuti sulla composizione delle ceneri si possono fare delle interessanti osservazioni: • Il miscanto, nonostante abbia il più basso contenuto in ceneri tra tutti i campioni studiati, presenta, in queste, un’elevatissima percentuale di ossidi di silicio. Traducendo tale percentuale in valore assoluto per kg di pellet, si osserva che il suo contenuto in silicio è di gran lunga il più elevato tra tutte le biomasse “dedicate”. Questa caratteristica comporta una notevole riduzione qualitativa del pellet di miscanto, dato che, a seconda della tecnologia di combustione impiegata, la grande quantità di silicio potrebbe causare seri danni alle
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