Biomassa legnosa in alimentazione all’impianto: il cippato

La biomassa di derivazione forestale viene comunemente utilizzata per produrre energia termica e/o chimica attraverso processi di combustione o gassificazione, sotto diverse forme merceologiche. L’approvvigionamento può avvenire da boschi già esistenti, oppure da piantagioni costituite ex-novo, da governare a ceduo a turno breve, cioè le cosiddette Short Rotation Coppice – SRC. Queste piantagioni sono sempre più diffuse anche in Italia, in prevalenza al nord, raggiungendo attualmente una superficie complessiva di circa 6000 ettari (Nati et al., 2006). La tecnica di coltivazione di specie arboree con turni brevi di ceduazione per la produzione di biomassa lignocellulosica è conosciuta nella letteratura anglosassone con diverse definizioni: Short Rotation Forestry (SRF) o Energy Forestry in Svezia, Short Rotation Intensive Culture (SRFI) in Nord America e Short Rotation Coppice (SRC) in Europa. La differente denominazione è legata al tipo di prodotto che viene realizzato in funzione dell’utente finale (industria della carta, dei pannelli o dell’energia), ma anche alle diverse tecniche utilizzate nella gestione della coltura. In termini gestionali, infatti, può trattarsi o di una coltura fitta, a ciclo molto breve, che dopo il taglio delle piante viene reimpiantata ex novo, oppure di un impianto ultra fitto che, utilizzando specie legnose dotate di elevata capacità pollonifera, viene ripetutamente tagliato a intervalli molto brevi (1-3 anni) nell’arco della vita utile della piantagione. Il prodotto finale che si ottiene da queste colture è generalmente cippato di legno, fresco o essiccato naturalmente ma, allungando il turno è ovviamente possibile ampliare la gamma di prodotti utilizzabili (biomassa per pennellifici, tronchetti per cartiere ecc.).

Già nel corso delle prime esperienze, è stato progressivamente circoscritto il gruppo delle specie legnose utilizzabili per gli impianti di colture a ceduo a turno breve: pioppi, salici, eucalipti e robinia, tutte coltivate con tecniche agronomiche adeguatamente intensive, paragonabili in buona sostanza a quelle proprie delle colture erbacee di pieno campo. Le piantagioni in questione, infatti, vengono normalmente effettuate su terreni agrari a seminativo e sono realizzate a elevatissima densità, nell’ordine di 8000-12000 piante per ettaro (e anche superiori), con itinerari tecnici che ormai prevedono la completa meccanizzazione di tutte le operazioni colturali. Negli ultimi anni in Italia si è assistito a una crescita della superficie coltivata a SRF, prevalentemente nelle regioni settentrionali, grazie anche ai primi tentativi di diffusione intrapresi a seguito degli appositi finanziamenti previsti da alcune Regioni nei rispettivi piani di sviluppo rurale (ad esempio, Lombardia, Piemonte, Veneto, Friuli Venezia-Giulia, Toscana ecc.). Nei lavori di utilizzazione forestale si distinguono le seguenti fasi:

− abbattimento: recisione del fusto al piede e atterramento;

− allestimento: sramatura (taglio dei rami e del cimale fino alla completa pulizia del tronco) e depezzatura (divisione del fusto in assortimenti commerciali);

− concentramento: trasporto del legname dal letto di caduta alle vie di esbosco; − esbosco: trasporto del legname lungo le vie di esbosco fi no all’imposto; − scortecciatura: asportazione parziale o completa della corteccia;

− trasporto: movimentazione del legname attraverso strade forestali e pubbliche;

− trasformazione: riduzione a misura di impiego combustibile (taglio, fenditura, cippatura).

La cippatura è una fase che in questi ultimi anni ha acquisito importanza allo scopo di sfruttare e valorizzare biomassa altrimenti inutilizzata e scartata. Questa operazione meccanica riduce gli assortimenti legnosi di diversa misura in scaglie di piccole dimensioni, detti chip, la cui dimensione varia con le tecniche di taglio. La geometria, la dimensione, la densità sono caratteristiche importanti se i chip sono destinati all'industria

del legno mentre l'omogeneità, ottenuta con la calibratura tramite vagli, è il parametro più importante se i chip sono destinati alla combustione.

La qualità del cippato dipende sia dal materiale di provenienza che dalla tecnologia di produzione e, sulla base di questi elementi si distinguono diverse tipologie di chips:

prodotti dai residui forestali quali ramaglie e cimali oppure tronchi interi derivanti dai diradamenti boschivi: si caratterizza per un tenore idrico alto (circa il 50%), per una pezzatura non omogenea e per un contenuto non trascurabile di cortecce e fogliame. È utilizzato come combustibile nelle caldaie di grande taglia asservite a reti di teleriscaldamento;

prodotti nelle segherie utilizzati spesso nell’industria cartaria. Hanno proprietà combustibili superiori, ma presentano un contenuto in acqua ancora troppo elevato (40-50%), a meno che i residui non siano lasciati essiccare prima della cippatura o che i chips prodotti vengano sottoposti all’essiccazione in container ventilati con aria calda;

provenienti dai diradamenti, ma privi di ramaglie e di foglie, sono lasciati essiccare per circa sei mesi prima della cippatura. In questo caso il contenuto in acqua è pari al 30% e la caratteristiche qualitative e di pezzatura si presentano abbastanza uniformi, per cui sono adatti per le caldaie di tipo civile.

Il cippato viene classificato in base al contenuto di umidità secondo come riportato in tabella 6 seguente [59]:

Tab. 6: Classi di qualità del cippato sulla base del contenuto di umidità.

Classe di qualità Denominazione Contenuto di acqua [%wt]

W20 secco <20%

W30 stabile nell’ammasso 20-29,9%

W35 parzialmente stabile nell’ammasso 30-34,9%

W40 umido 35-39,9%

W50 fresco di produzione 40-49,9%

Tra le possibili biomasse di derivazione lignocellulosica, si è ipotizzato di alimentare l’impianto utilizzando in particolare cippato di faggio. Il faggio è caratterizzato da legno duro non resinoso (al pari di quercia, castagno, carpino, robinia, frassino e altre latifoglie nobili). Tale specie ha in genere un contenuto d’umidità che non supera il 100% allo stato fresco e quindi può essere utilizzata subito dopo l’abbattimento per l’impiego combustibile in impianti opportunamente predisposti, anche se è preferibile una parziale stagionatura. Ha massa volumica elevata e quindi il cippato, a parità di volume, ha un contenuto energetico superiore rispetto alle specie di legni dolci (pioppi, salici e abeti). Nella seguente tabella 7 sono riportati i valori caratteristici dei parametri ottenuti mediante le principali tecniche di analisi condotte sul combustibile.

Tab. 7: Parametri caratteristici del cippato di faggio.

CIPPATODIFAGGIO VARIAZIONI AMMESSE

PEZZATURA 10 mm × 10 mm× 40 mm

ANALISI IMMEDIATA U.M. VALORE DI RIFERIMENTO MIN MAX

Umidità totale % peso 25 25 60

Volatili % peso 56,25 n.d. n.d.

Ceneri % peso 0,45 n.d. n.d.

Carbonio Fisso % peso 18,3 n.d. n.d.

ANALISI ELEMENTARE U.M. VALORE DI RIFERIMENTO MIN MAX

Umidità totale % peso 25 25 60

Ceneri % peso 0,45 n.d. n.d.

Carbonio totale % peso 34,08 n.d. n.d.

Idrogeno % peso 8,71 n.d. n.d.

Azoto % peso 0,70 n.d. n.d.

Zolfo % peso 0 n.d. n.d.

Ossigeno % peso 31,06 n.d. n.d.

Cloro % peso 0,04

Umidità intrinseca % peso

POTERE CALORIFICO U.M. VALORE DI RIFERIMENTO MIN MAX

PCI sul tal quale MJ/kg 13,64

INDICE DI REATTIVITÀ kg/m2/h 528

(Fonte: ARI, doc. R03963US6001L “Recupero di energia da RSU” )