Biomasse: la “biobatteria” che dagli scarti produce carburante, biogas, elettricità e biochar

Da una parte entrano fanghi da acque reflue, rifiuti organici, escrementi animali, paglia e sottoprodotti dell’agricoltura e dell’alimentare; dall’altra escono gas rinnovabile, combustibile liquido, elettricità e biochar di alta qualità da usare come fertilizzante. In mezzo c’è la “Biobattery”, un interessante impianto modulare sviluppato dai ricercatori del Fraunhofer UMSICHT combinando diverse tecnologie.

Gli impianti a biomasse, essendo modulabili e programmabili, possono compensare l’aleatorietà di eolico e fotovoltaico e per questo avranno un ruolo importante nel mix-elettrico tedesco, che al momento conta 3,75 GW di potenza da biomasse in circa 8mila impianti. Il progetto innovativo del Fraunhofer UMSICHT nasce con l’obiettivo di superare un grosso limite di queste centrali, quello di riuscire a convertire in energia solo una parte della materia prima che vi entra e di poter essere alimentate solo con certe sostanze, mettendosi così spesso in competizione con l’agricoltura a scopo alimentare.

La soluzione è stata trovata integrando diverse tecnologie, tra cui un impianto per produrre biogas, un accumulo termico alimentato con l’energia in eccesso delle rinnovabili non programmabili e un motore con turbina per produrre elettricità.

Cuore della Biobattery è un processo detto thermo-catalytic reforming (TCR®). Con questo i ricercatori riescono a estrarre il carbonio da un ampio range di materiali organici – residui della produzione di biogas e bioetanolo, fanghi dalle fogne, paglia, scarti di materiale legnoso, escrementi animali – e trasformarlo in carburante, gas e carbone vegetale.

“Il vantaggio specifico della biobattery è che consente di utilizzare una serie di materiali che altrimenti avrebbero dovuto essere smaltiti, a volte con costi elevati”, spiega il professor Andreas Hornung che ha seguito il progetto.

L’impianto pilota costruito dal Fraunhofer sta dimostrando che la cosa funziona: processa circa 30 kg di residui ogni ora. I materiali passano da una condotta priva di ossigeno a una coclea rotante; lì vengono riscaldati e scissi in vapori volatili e biochar. I vapori vengono ri-riscaldati e poi raffreddati, per farli condensare in un liquido che contiene un olio e acqua. A quel punto si separa l’olio dall’acqua e si purifica il gas rimanente.

I prodotti liquidi, gassosi e solidi così ottenuti (vedi foto) possono poi essere utilizzati in diversi modi. Dall’olio si può ottenere carburante per i trasporti marittimi o per l’aviazione, oppure, come anche per il gas, lo si può usare per alimentare un impianto di cogenerazione per fornire elettricità e calore. L’acqua che resta alla fine del processo, che contiene numerosi composti organici biodegradabili, può venire reimmessa nell’impianto di produzione del biogas, aumentandone l’efficienza. Infine, il biochar viene utilizzato come fertilizzante.

Secondo quanto dichiarano i ricercatori, la biobattery riesce a convertire in fonti energetiche di alta qualità il 75% dell’energia contenuta nelle materie di scarto che vi entrano, ma l’efficienza aumenta considerando l’utilizzo degli accumulatori di calore.

Altro vantaggio del sistema è quello di essere modulare, per cui si può espandere gradualmente. “Ciò è molto interessante per gli operatori dal punto di vista finanziario. Non servono grandi investimenti iniziali, come mostra la nostra analisi economica”, spiega Hornung.

Le fasi successive di sviluppo della Biobattery saranno curate da una spin-off del gruppo di ricercatori, Susteen Technologies GmbH, che sta già mettendo in pratica il concetto in diversi impianti pilota in Germania e all’estero.