A differenza dell’energia eolica e solare, fortemente dipendenti dalle particolari condizioni atmosferiche ed estremamente variabili nel tempo, l’impiego delle biomasse per la produzione elettrica presenta il notevole vantaggio di essere ampiamente programmabile a seconda delle specifiche esigenze della rete. Inoltre, come noto, l’impatto delle biomasse in termini di emissioni di anidride carbonica è estremamente ridotto: d’altronde, da un punto di vista meramente concettuale, nella fase di combustione la biomassa finisce per riemettere la CO2 assorbita dall’atmosfera nella fase di accrescimento delle piante e l’unico contributo netto in termini di emissioni di carbonio è quello relativo al trasporto e alla preparazione.

Ad oggi, le tecnologie di generazione elettrica da biomasse sono ancora tipicamente costose e sono applicabili solo nel caso in cui le biomasse siano caratterizzate da un valore di mercato estremamente ridotto. La ricerca è dunque focalizzata allo sviluppo di tecnologie finalizzate alle applicazioni di piccola taglia (100-500 kW elettrici) caratterizzate da costi quanto più possibile contenuti.

In tale ambito, l’attività di ricerca sulla gassificazione di biomasse, plastiche e rifiuti è incentrata sullo sviluppo sperimentale di alcune tecnologie di gassificazione, ovvero di conversione, mediante un processo termochimico, del combustibile solido in un combustibile gassoso (detto gas di sintesi o syngas), da impiegare per la produzione di energia elettrica in un motore a combustione interna oppure per la produzione di combustibili e composti chimici.

Nella prima fase del progetto (2014-2017) è stato realizzato, presso la Piattaforma Pilota Sotacarbo, un impianto sperimentale da 100 kW elettrici di gassificazione in letto fluido bollente, detto FABER. La tecnologia impiegata segue quella già testata sperimentalmente presso l’impianto FluGas di Caserta dai ricercatori dell’Università della Campania, e qui opportunamente ottimizzata. Per questo motivo sia nella fase di progettazione e realizzazione dell’impianto che in quella successiva di esecuzione dei test sperimentali è stata attivata una collaborazione con i ricercatori del DiSTABiF (Dipartimento di Scienze e Tecnologie Ambientali, Biologiche e Farmaceutiche dell’Università della Campania “Luigi Vanvitelli”) coordinati dal prof. Umberto Arena.

Nel corso del progetto sono state testate biomasse legnose (cippato di cipresso, eucaliptus), al fine di mettere a punto la tecnologia e le procedure di gestione dell’impianto, con l’obiettivo di ottimizzare il processo in differenti condizioni operative, migliorarne le prestazioni e studiare gli effetti dei principali parametri operativi.

L’attenzione è stata successivamente spostata verso l’impiego della tecnologia di gassificazione in letto fluido – particolarmente flessibile – per la gassificazione di rifiuti plastici non riciclabili, che oggi rappresentano un grave problema ambientale a livello mondiale. La gassificazione di tali prodotti consentirebbe, infatti, di neutralizzarli (riducendo le quantità da conferire in discarica) e recuperare il contenuto energetico per la produzione di energia elettrica, idrogeno e altri combustibili.

Parallelamente all’attività sperimentale è inoltre in corso – in collaborazione con prestigiosi partner scientifici – lo sviluppo di modelli avanzati di simulazione che consentano di prevedere le prestazioni del processo in differenti condizioni operative, contenendo così i costi di sperimentazione.

PRODUZIONE SCIENTIFICA

Sono di seguito riportati gli articoli pubblicati su riviste scientifiche internazionali prodotti grazie alle attività di ricerca della presente linea:

• Francesco Parrillo, Filomena Ardolino, Gabriele Calì, Davide Marotto, Alberto Pettinau, Umberto Arena. Fluidized bed gasification of eucalyptus chips: axial profiles of syngas composition in a pilot scale reactor. Energy 2021; 219:119604.
• Andrea Porcu, Stefano Sollai, Davide Marotto, Mauro Mureddu, Francesca Ferrara, Alberto Pettinau. Techno-economic analysis of a small scale biomass-to-energy BFB gasification based system. Energies 2019; 12:494-511.