Capitolo 3.5: Pirolisi
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PIROLISI
La pirolisi è un processo termico di degradazione della biomassa che avviene in assenza di aria.
Durante questo processo il solido è sottoposto a riscaldamento in assenza di ossigeno con la produzione di tre classi di prodotti:
• I prodotti gassosi (H2O, CO2, H2, CO, CH4, C2H6, CH2O,…), che possono essere condensabili o meno a temperatura ambiente;
• IL tar, frazione oleosa liquida costituita generalmente da sostanze come idrocarburi pesanti;
• Il char, un residuo solido poroso, ricco di materiale carbonioso, con basse frazioni di idrogeno e ossigeno, contenente tutti gli eteroatomi presenti nel combustibile di partenza.
Intervenendo sulle condizioni operative è possibile variare la composizione del prodotto di pirolisi: char, tar e gas, a seconda dei composti di interesse.
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64 Operando a basse temperature (< di 400°C), con tempi di residenza molto alti che con un diametro delle particelle maggiori di 10 mm si favorisce la produzione del char.
Il char ottenuto può essere impiegato sia come combustibile nello stesso processo di produzione o come carbone attivo.
Il gas generato è ricco di idrocarburi e ha un elevato valore calorifico per soddisfare il fabbisogno energetico totale di un impianto di pirolisi di biomassa.
Sono stati sviluppati numerosi schemi per la descrizione della pirolisi che tengono conto della complessità delle reazioni che hanno realmente luogo durante tutta la pirolisi.
In particolare, il tar non è un prodotto finale nei processi di combustione reale e generalmente, subisce reazioni secondarie, dovute all’intimo contatto tra i volatili leggeri che si liberano e attraversano come bolle lo strato di composti idrocarburici liquefatti.
Nel corso del trasporto dei volatili all’interno della struttura porosa, se il tar impedisce il flusso o se i pori sono effettivamente chiusi, l’incremento di pressione interna può essere tale da provocare la frammentazione della particella solida, riducendone le dimensioni e incrementando la superficie disponibile per la reazione.
La valutazione di tale olio come combustibile è dato dai seguenti usi: • può essere utilizzato direttamente o in miscela con altri oli
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65 • come combustibile, ha un basso contenuto di zolfo;
• può essere utilizzato come materiale grezzo in processi frazionati per ottenere combustibile.
Dalla sua distillazione sono ottenuti: gasolio, biodiesel o alternativi prodotti frazionari agli oli combustibili; queste frazioni possono essere usate direttamente o in miscele con altri combustibili convenzionali. Lavorando a temperature comprese tra i 400 e i 600°C, con velocità di riscaldamento superiori ai 1000°C/s, con tempi di residenza inferiori al secondo e particelle con diametro inferiore al millimetro, si favorisce la formazione del tar.
Il tar è un combustibile liquido poco stabile e con pH elevato. Sia per il trasporto che per l’uso deve essere nobilitato.
Se si raggiungono temperature dai 700 agli 800°C con una velocità di riscaldamento maggiore di 1000°C/s, con particelle di diametro inferiore al millimetro e tempi di residenza inferiore al secondo si favorisce la produzione di gas e tar.
