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Valorizzazione energetica di biomasse

Parole chiave: Biomasse, Energia, Processi termochimici, Analisi di filiera, Analisi di sostenibilità.

Il presente programma di ricerca è rivolto allo studio delle filiere agro-energetiche, prendendo in particolare considerazione le esigenze di integrazione tra fase agricola, logistica, pre-condizionamento e trasformazione, ed utilizzazione finale. L’ottimizzazione globale dell’insieme dei processi di trasformazione che compongono l’intera filiera energetica è finalizzata ad individuare le migliori configurazioni impiantistiche in un contesto specifico regionale.

Un primo obiettivo dell’attività è stato la definizione di filiere di riferimento per la conversione energetica di biomasse. Il lavoro svolto è stato dedicato principalmente alla definizione dei bilanci di materia e di energia, su cui basare un’analisi di sostenibilità e di ciclo di vita della filiera. Sono state selezionate alcune tipologie di biomasse di riferimento (panico, pioppo e stocchi di mais), per le quali è stata definita in dettaglio la filiera agricola e le relative operazioni necessarie al conferimento della biomassa. Le filiere sono quindi state differenziate ipotizzando diverse possibili modalità di conversione energetica: conferimento diretto a centrale di combustione, conferimento diretto a processo di gassificazione termica o produzione intermedia di char e bio-olio. Sulla base di taglie diverse di produzione sono quindi state determinate le estensioni delle aree necessarie delle aree di produzione per il conferimento alle diverse filiere e l’impatto del consumo energetico relativo al trasporto. Attraverso dati sperimentali specifici sono quindi state approfondite le potenzialità di un primo stadio di conversione basato su processi pirolitici. E’ stato realizzato un sistema sperimentale che ha permesso di ottenere dati sulle rese ottenute dalla pirolisi di tipologie diverse di biomasse di riferimento. L’acquisizione di dati sulle caratteristiche e sulla composizione dei bio-olii ha permesso di verificarne le potenzialità di upgrading e di caratterizzarne le problematiche di pericolosità in relazione alla composizione. I risultati preliminari ottenuti hanno permesso di verificare i punti di forza e le criticità potenziali di filiere alternative alla combustione diretta dal punto di vista della valorizzazione dei contenuti energetici

Principali pubblicazioni

Cordella, M., Torri, C., Adamiano, A., Fabbri, D., Barontini, F., Cozzani, V. (2012). Bio-oils from biomass slow pyrolysis: a chemical and toxicological screening. Journal of Hazardous Materials 231-232:26-35

Cordella, M., Cozzani, V., Santarelli, F. (2010). Life cycle modelling and environmental impact assessment of energy production supply chains based on a biomass pyrolysis densification process. Proc. 7th European Congress on Chemical Engineering (ECCE-7), CSCHI ed., Prague (CZ)

Cordella, M., Barontini, F., Santarelli, F., Cozzani, V. (2008). Valutazione del rischio associato alla produzione ed allo stoccaggio di combustibili derivanti da biomasse. Atti del VI Convegno Na-zionale Valutazione e Gestione del Rischio negli Insediamenti Civili ed Industriali, DIMNP, Pisa, p.93:1-12

Gomez, C., Velo, E., Barontini, F., Cozzani, V. (2009). Influence of Secondary Reactions on the Heat of Pyrolysis of Biomass. Industrial & Engineering Chemistry Research 48:10222-10233

Rath, J., Wolfinger, M.G., Steiner, G., Krammer, G., Barontini, F., Cozzani, V. (2003). Heat of wood pyrolysis. Fuel 82:81-91

Sanchirico, R., Pinto, G., Pollio, A., Cordella, M., Cozzani, V. (2011). Toxicological Characterization of the Thermal Decomposition Products of Chemicals: a New Approach to an old Problem. Proc. 10th International Conference on Chemical and Process Engineering, Chem.Eng.Trans. 24:1123-1128, AIDIC: Milano

Tugnoli, A., Santarelli, F., Cozzani, V. (2011). Implementation of Sustainability Drivers in the Design of Industrial Chemical Processes. A.I.Ch.E. Journal 57:3063-3084

Tugnoli, A., Cozzani, V., Santarelli, F. (2007). A quantitative framework for sustainability assessment in the process industry. Proc. 6th European Congress of Chemical Engineering, EFCE Event n.669, Norhaven Book: Lyngby (DK); p.975-976

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