Dipartimento Tecnologie Energetiche

Biomasse per l’energia e chimica verde

Le biomasse sono una fonte energetica rinnovabile, continua e programmabile, con previsioni di sviluppo importanti in termini assoluti e relativi, e il loro utilizzo a fini energetici è nel nostro Paese una realtà diffusa e consolidata.
Le attività dell’ENEA nel settore rispondono all’esigenza di supportare l’industria nazionale nel fornire risposte adeguate alla necessità di innovazione tecnologica e di sistema nel campo della produzione di elettricità e calore in impianti di piccola-media taglia (filiere agroenergetiche locali) e, in prospettiva, dei biocarburanti di seconda generazione. Le attività sono condotte presso i Centri di Ricerca ENEA di Trisaia e Casaccia.
Relativamente alla prima tematica, le iniziative attualmente in corso riguardano l’uso ottimale delle risorse di biomassa a livello territoriale e lo sviluppo, dimostrazione e qualificazione di processi, tecnologie e componenti innovativi per la produzione combinata di elettricità, calore e/o biocombustibili a livello locale.
Nello specifico, le iniziative in corso hanno per oggetto:

  • la produzione di biogas, da destinare alla generazione elettrica o all’immissione in rete come biocombustibile gassoso (biometano), da codigestione di FORSU, rifiuti agricoli e/o e colture energetiche ricche di zuccheri;
  • la valorizzazione energetica del digestato, in alternativa alla più tradizionale utilizzazione come ammendante in agricoltura, mediante essiccazione e pirogassificazione, anche previa miscelazione con biomasse lignocellulosiche;
  • lo sviluppo e la dimostrazione di nuove tecnologie per l’utilizzazione finale del biogas prodotto, come la produzione di elettricità mediante abbinamento con celle a combustibile, con un significativo miglioramento delle rese finali di conversione energetica e del bilancio dei gas serra.

Le attività di ricerca e sviluppo tecnologico sulla produzione di biocarburanti di seconda generazione riguardano sia i possibili processi di conversione termochimici e biochimici di materiali lignocellulosici quali, rispettivamente, la gassificazione in idrogeno e monossido di carbonio (syngas) e la fermentazione dei carboidrati a etanolo, sia la produzione di idrogeno per via fermentativa da biomasse umide e di biocombustibili e biocarburanti avanzati da glicerolo e colture di microalghe.
Le attività relative allo sviluppo e alla dimostrazione dei processi di conversione delle biomasse lignocellulosiche in vettori gassosi o liquidi sono svolte presso il Centro Ricerche della Trisaia (MT), dove sono stati costruiti diversi impianti pilota che vengono utilizzati nell’ambito di progetti di ricerca o di supporto all’industria del settore. Nel dettaglio, sono svolte attività di ricerca sui seguenti argomenti:

  • sperimentazione di filiere innovative per la produzione di etanolo da biomasse agroforestali e colture da biomassa legnose ed erbacee poliennali;
  • pretrattamento delle biomasse mediante vapore d’acqua saturo a moderata temperatura (circa 200 °C) per separare le sue componenti principali (cellulosa, emicellulosa, lignina) come primo stadio per la valorizzazione ottimale in prodotti energetici o chimici per l’industria alimentare e dei materiali;
  • sviluppo di processi di seconda generazione per la produzione di etanolo da utilizzare nei trasporti, basati su pretrattamenti ad alta efficienza e compatibilità ambientale, idrolisi enzimatica, fermentazione, separazione e recupero dell’alcol;
  • gassificazione della biomassa mediante diverse tipologie di reattori e agenti gassificanti, con sperimentazione di impianti pilota (gassificatori) a letto fisso, bollente o ricircolante fino a 1 MW di potenza termica;
  • studi e analisi di fattibilità tecnico-economica di processi per la sintesi di idrocarburi liquidi analoghi al gasolio mediante conversione catalitica del syngas ottenuto nelle diverse configurazioni impiantistiche disponibili.

Le attività di ricerca e sviluppo tecnologico relative alla produzione di energia e biocombustibili da colture di microalghe e altri microrganismi fotosintetici sono condotte presso il Laboratorio Biomasse e Biotecnologie per l’Energia del Centro Ricerche Casaccia e comprendono attività di studio, progettazione, realizzazione e gestione sperimentale di sistemi e impianti pilota, nella prospettiva della realizzazione di colture massive su larga scala, con particolare attenzione alla valorizzazione energetica e non di tutti i possibili prodotti e sottoprodotti.