Biomassa e riscaldamento efficiente per le abitazioni

L’aumento dei costi dei combustibili fossili e la crescente sensibilità nei confronti dell’ambiente spingono le persone a prendere in considerazione anche le caldaie a biomassa per il riscaldamento. Si tratta di dispositivi che nella maggior parte dei casi bruciano legno, proveniente da scarti delle lavorazioni industriali e dal settore agro-forestale. In concreto si tratta di pellet, cippato, gusci tritati, segatura, trucioli o direttamente legna a pezzi.

In pratica, una caldaia a biomassa è un generatore di calore il cui funzionamento è molto simile a quello degli altri tipi di caldaia: la combustione serve per riscaldare l’aria che poi è immessa nell’abitazione (stufa), eventualmente anche l’acqua che circola nell’impianto di riscaldamento e quella dell’impianto per la produzione di acqua calda sanitaria (caldaia).

Le caldaie a biomassa permettono un sensibile risparmio economico perché il materiale da bruciare è molto meno costoso del metano. Di contro, la caldaia a biomassa è di solito più grande e necessita di spazi più ampi per il bruciatore del combustibile e per lo stoccaggio. Inoltre richiede una manutenzione regolare: il materiale da bruciare va caricato a mano nel serbatoio, il deposito per la cenere va svuotato periodicamente, le parti esposte ai fumi di scarico, soprattutto i filtri, vanno pulite con regolarità. Per semplificare queste operazioni, esistono caldaie dotate di automatismi per l’accensione, il caricamento del combustibile e la raccolta della cenere.

La biomassa legnosa è disponibile in varie forme:

• Pellet; sono piccoli cilindri lunghi pochi centimetri, ottenuti comprimendo la segatura, un prodotto di scarto della lavorazione del legno. Il materiale è essiccato per ridurre l’umidità presente
• Cippato: legno naturale proveniente da boschi (scarti derivanti da tagli e potature) e da lavorazioni del legno, che viene triturato in modo da formare schegge di pochi centimetri. I frammenti sono lasciati riposare per alcuni anni per essiccarsi
• Tronchetti di legno: costituiti da residui di legno pressati ed essiccati
• Legna da ardere a pezzi (ciocchi): porzioni tagliate di tronchi provenienti da boschi, essiccate per fornire il massimo potere calorico

La densità energetica è un fattore critico, in quanto influisce sulla quantità di spazio necessario per lo stoccaggio e la gestione del biocombustibile. I pellet hanno una densità energetica di circa 3.100 kWh/m3, mentre il cippato può variare considerevolmente a seconda della qualità e dell’umidità, con valori compresi tra 630 e 860 kWh/m3.

Il tipi di combustione

Esistono diverse modalità per bruciare il legno, perché il calore non è ricavabile esclusivamente dalla combustione diretta della biomassa.

Combustione diretta

La combustione diretta permette di raggiungere un’efficienza termica compresa tra l’80 e il 90%. La biomassa è bruciata direttamente in una camera di combustione che può raggiungere temperature di 800 – 1.000°C. L’energia termica prodotta varia in base alla capacità della caldaia: i modelli domestici producono tra i 10 e i 50 kW, le unità industriali possono superare i 10 MW.

Le emissioni di particolato (PM10) sono tipicamente mantenute al di sotto dei 50 mg/Nm3 (con Nm3 si indica un metro cubo a 0°C e a una pressione di una atmosfera, ovvero 101,325 kPa), grazie a sistemi di filtrazione avanzati. Il contenuto di umidità del combustibile influisce notevolmente sull’efficienza della caldaia. Per esempio, un legno con un contenuto di umidità del 20% avrà un potere calorifico inferiore (circa 15 MJ/kg) rispetto a un legno con un contenuto di umidità del 10% (circa 18 MJ/kg). Pertanto, la biomassa deve essere adeguatamente stagionata e conservata per garantire un funzionamento ottimale.

Gassificazione

È una tecnologia avanzata nel campo delle caldaie a biomassa. Questi dispositivi operano secondo un processo a due fasi. Dapprima la biomassa è parzialmente combusta in condizioni di scarsa presenza di ossigeno, per produrre un gas di sintesi (syngas) composto principalmente da monossido di carbonio, idrogeno e metano. In una seconda fase questo gas è bruciato in una camera di combustione separata.

Le caldaie a gasificazione si distinguono per un’efficienza termica superiore al 90% e per le ridotte emissioni di particolato e di composti organici volatili, grazie alla combustione più completa del gas di sintesi.

Pirolisi

È una soluzione innovativa nel settore del riscaldamento a biomassa. Queste caldaie sfruttano il processo di pirolisi, che consiste nella decomposizione termica della biomassa in assenza di ossigeno, con produzione di un gas combustibile, un liquido (olio di pirolisi) e un solido (biochar).

La pirolisi si ottiene a temperature comprese tra 400 e 600°C, mentre il rendimento termico è dell’85 – 90%. È importante che la biomassa sia asciutta, con un contenuto di umidità inferiore al 10%, così da garantire un’efficace decomposizione termica.

Le emissioni di composti organici volatili e particolato sono generalmente ridotte, ma la gestione dei sottoprodotti, in particolare l’olio di pirolisi, richiede attenzione per minimizzare l’impatto ambientale. Il biochar, in particolare, è un tipo di carbone vegetale che può essere utilizzato per fertilizzare il terreno o come materiale di stoccaggio del carbonio.

Il mercato dei dispositivi per riscaldamento a biomassa

SWG ha condotto, per conto di AIEL – Associazione italiana energie agroforestali, un’indagine sia sulla situazione attuale del mercato dei dispositivi per il riscaldamento domestico a legna e pellet sia sui comportamenti di acquisto degli utenti. L’indagine è stata condotta alla fine di marzo 2023, su soggetti che hanno dichiarato di aver fatto un’integrazione o una sostituzione del loro impianto di riscaldamento con uno diverso negli ultimi 12 mesi, oppure che hanno intenzione di farlo nel corso dei prossimi 12 mesi.

Secondo quanto emerso dall’indagine, il 59,65% del campione considera la scelta di un dispositivo a legna e pellet come integrazione di altri sistemi di riscaldamento. Il 34% privilegia le stufe a legna, seguito a brevissima distanza (33%) dagli utenti che optano per le stufe a pellet. Tra le opzioni figurano poi anche gli inserti o camini a legna (14,9%) e le caldaie a pellet (13,9%) mentre gli inserti a pellet sono stati scelti dal 4,2%.

Un aspetto molto interessante riguarda le motivazioni principali che hanno spinto gli intervistati a sostituire l’impianto di riscaldamento già in uso. Per il 29,2% l’impianto utilizzato in precedenza consumava troppo e con il nuovo impianto punta a ridurre i consumi. Il 26,2% ritiene il nuovo tipo di impianto più innovativo, mentre il 23,6% ha scelto il nuovo impianto per passare a un sistema che abbia un impatto ambientale più contenuto.

Le motivazioni alla base della scelta di un dispositivo a legna o pellet riguardano per il 46,8% degli intervistati il risparmio in bolletta e il minore prezzo del combustibile e per il 30,9% la piacevolezza e l’intensità che garantisce il calore naturale del legno. Anche i limitati costi di manutenzione (18,1%), l’idea di un minore impatto ambientale (17%) e la disponibilità del combustibile, la possibilità di scaldare anche durante eventuali blackout sono motivazioni che hanno spinto gli intervistati a scegliere un dispositivo a legna o pellet.

Le normative e l’inquinamento da polveri sottili

Secondo quanto fissato dal Decreto Ministeriale 186/2017, la qualità dei generatori di calore a biomassa legnosa è valutata con una classificazione a stelle, da 1 a 5: più è alta la classe più il generatore è efficiente e meno impatta sull’ambiente.

Per le caldaie alimentate a pellet o a cippato, la classe 5 stelle prevede:

• Rendimento minimo: 92%
• Particolato primario (PP): 10 mg/Nm3
• Composti organici totali (COT): 5 mg/Nm3
• Ossidi di azoto (NOx): 120 mg/Nm3
• Monossido di carbonio (CO): 25 mg/Nm3

Nel caso di caldaie di classe 4 stelle, i valori sono:

• Rendimento minimo: 91%
• Particolato primario (PP): 15 mg/Nm3
• Composti organici totali (COT): 10 mg/Nm3
• Ossidi di azoto (NOx): 130 mg/Nm3
• Monossido di carbonio (CO): 100 mg/Nm3

Per quanto riguarda la produzione di CO2, sebbene sia decisamente significativa (29 kg di CO2 equivalenti per il pellet e 25 kg per la legna da ardere, per produrre 1 MWh di energia primaria), bisogna considerare che il legno proviene dagli alberi, che durante la loro vita hanno assorbito una quantità maggiore di CO2. Quindi il bilancio netto è positivo e perfettamente in linea con i criteri di sostenibilità.

Più critico è invece l’aspetto relativo alla produzione di polveri sottili, PM10 e PM2.5, composte da particelle con diametri di meno di 10 micron e di 2,5 micron, rispettivamente. Entrambe sono pericolose per la nostra salute, perché possono penetrare nei polmoni, e le PM2.5 arrivare addirittura nel flusso sanguigno. Hanno quindi un potenziale impatto sul sistema respiratorio e cardiovascolare, perché possono trasportare sostanze cancerogene come i metalli pesanti.

Lo studio “Where there’s fire, there’s smoke – Emissions from domestic heating with wood”, prodotto a fine 2021 dall’European Environmental Bureau, ha evidenziato come il riscaldamento domestico a base principalmente di legna e in parte di carbone, realizzato con stufe e caldaie di impianti domestici autonomi, emetta circa la metà di tutto il particolato fine all’interno dell’Unione Europea.

Bisogna però considerare che gran parte del riscaldamento a biomassa attualmente in funzione deriva da camini, stufe e caldaie di vecchia generazione, inquinanti e poco efficienti. Il discorso dell’inquinamento cambia di molto se si prendono in esame le moderne unità di riscaldamento a biomassa legnosa a 5 e a 4 stelle, che emettono 10/15 mg/Nm3 di particolato fine, valori molto al di sotto dei limiti di legge (100 mg/Nm3, Allegato IX alla parte quinta del d.lgs. 152/2006).

Quindi, per limitare l’inquinamento da polveri sottili, è fondamentale sostituire i vecchi sistemi a biomassa con altri più moderni. Di questo sono consapevoli in particolare le Regioni dell’area Padana, la zona con più alta concentrazione di polveri sottili di tutta Europa, che hanno già emanato leggi che limitano l’accensione dei sistemi di riscaldamento a biomassa sotto un determinato grado di efficienza (variabile a seconda della Regione). Di più, in alcuni casi i regolamenti regionali permettono l’installazione solo di caldaie a 5 e a 4 stelle.