La manutenzione fluviale e dei canali di bonifica e di irrigazione produce enormi quantità di biomassa di scarto che si può suddividere in due macro-tipologie: residui legnosi che normalmente vengono recuperati e forniti come combustibile alle centrali a biomasse e residui erbacei che vengono lasciati a degradarsi sugli argini. Questa biomassa degradandosi all'aria rilascia metano, un gas 20 volte più climalterante della CO2, inoltre rischia di rallentare il passaggio dell'acqua se finisce nel letto del fiume/canale a causa delle precipitazioni. PYROMAT risolve il problema della gestione di questi scarti creando un virtuoso sistema di stoccaggio del carbonio atmosferico. Infatti, il prototipo è un pirolizzatore di piccola scala che trasforma gli scarti erbacei in char e gas combustibile. Il gas viene auto-consumato per sostenere la reazione di pirolisi mentre per il char residuo i ricercatori INTERMECH hanno trovato un'applicazione nel campo dei materiali per l'edilizia.
Prototipo di pirolizzatore a coclea PYROMAT con tramoggia di carico e scarico
Il pirolizzatore PYROMAT è un sistema che sfrutta il calore dei gas di scarico di un motore a combustione interna collegato ad un gassificatore commerciale al fine di pirolizzare biomassa residuale come sfalci, potature, residui da manutenzione fluviale e forestale, biomassa da manutenzione del verde pubblico. La pirolisi avviene indirettamente in una coclea collegata a due tramogge di cui in una si carica la biomassa fresca e dell'altra si estrae il char residuo. Il gas di pirolisi viene riutilizzato come combustibile all'interno di un gassificatore commerciale funzionante a cippato di legna. Il gassificatore produce a sua volta gas di legna e biochar. Il biochar risulta essere un ottimo ammendante per terreni, il gas di legna invece viene depolverato, raffreddato e purificato per essere idoneo all'utilizzo come combustibile in un motore ad accensione comandata collegato ad un generatore di energia elettrica. In tal modo, il motore produce energia elettrica e si recupera energia termica dal suo circuito di raffreddamento. Invece i gas di scarico del motore pirolizzano indirettamente la biomassa erbacea di partenza.
Il sistema PYRO-MAT accoppiato ad un gassificatore commerciale genera un gas di pirolisi che invece di essere combusto in atmosfera con alte emissioni inquinanti a causa dell'alto contenuto di catrami al suo interno, viene utilizzato come combustibile di un gassificatore a cippato di legna. In questo modo, si ha un recupero energetico ad altissima efficienza, basse emissioni legate solamente al motore a combustione interna del gassificatore e un sottoprodotto solido chiamato char di cui esistono circa 50 applicazioni riconosciute.
Le potenziali applicazioni del char ottenuto sono: - additivo per materiali edili come intonaci, cementi, calcestruzzi e poliuretani espansi - additivo per fertilizzanti solidi NPK a base argillosa - ammendante per terreni - carbone da attivare con processi chimico/fisici
Schema di funzionamento del pirolizzatore PYROMAT
Pirolizzazione dei residui erbacei dalla manutenzione fluviale e produzione di char come additivo in materiali poliuretanici per l'edilizia
PYROMAT è stato testato nell'ambito del progetto POR-FESR REBAF in cui una parte della biomassa residuale dalla manutenzione del fiume Secchia è stata suddivisa in una frazione legnosa ed in una frazione erbacea. La prima è stata utilizzata come combustibile in un gassificatore commerciale fornito dall'azienda Syn-gas s.r.l.s. Il gassificatore è stato poi connesso al pirolizzatore PYROMAT in cui è stata trattata la frazione erbacea triturata. Mentre il gassificatore produceva energia elettrica e calore, dal pirolizzatore è stato ottenuto char il quale è stato utilizzato come additivo nella formulazione di pannelli poliuretanici utilizzati come isolanti in edilizia. L'aggiunta fino ad un 2% in volume di char ha incrementato la qualità del materiale, infatti ne ha aumentato la resistenza meccanica e la conduttività elettrica ed ha ridotto leggermente la conducibità termica. Inoltre il char intrappolato nella matrice poliuretanica è composto al 70% da carbonio derivante dalla biomassa di partenza che, a sua volta, ha utilizzato la CO2 atmosferica per crescere. Volendosi riferire alla biomassa di partenza, pirolizzando 1 chilogrammo di sfalci secchi, il char che si ottiene contiene circa 300 grammi di CO2 equivalente che possiamo stoccare fisicamente nei materiali per costruzione come additivo oppure nei terreni come ammendante.
INTERMECH MORE CREA CIDEA CIRI-MAM BOSCHIVA F.lli Valentini s.r.l. Syn-gas s.r.l.s.
In futuro il sistema verrà automatizzato maggiormente in modo da avere un carimento continuo di biomassa ed uno scaricamento continuo di char senza interruzioni. Verrà poi proposto come appendice dei gassificatori commerciali in modo da avere un sistema completo in grado di valorizzare biomassa eterogenea.
A partire da sinistra: biomassa tritata, char, e pannello poliuretanico addittivato al 2% vol. con char