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La biomassa è uno dei principali pilastri della transizione energetica globale e dello sviluppo di materiali sostenibili. Comprende tutta la materia organica di origine vegetale, animale o microbica presente in un determinato ecosistema in un determinato momento. L’utilizzo energetico e materiale della biomassa consente di ridurre le fonti di energia fossile e contribuisce in modo significativo alla decarbonizzazione e all’economia circolare [Osman et al., 2021].
La complessità delle biomasse – dai residui legnosi ai rifiuti agricoli e alle frazioni miste biogeniche – pone diverse sfide tecniche, ecologiche ed economiche [Mahapatra et al., 2021]. Per sfruttarne appieno il potenziale, è necessaria una precisa caratterizzazione analitica: i metodi di analisi termica come TGA e DSC svolgono un ruolo centrale in questo caso.
Composizione e caratterizzazione della biomassa
La struttura di base della biomassa è costituita da cellulosa, emicellulosa e lignina. Questi polimeri determinano le proprietà meccaniche, termiche ed energetiche del materiale di partenza [Barot, 2022]:
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La cellulosa forma la matrice solida come polimero di glucosio.
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L‘emicellulosa contiene strutture di zucchero ramificate (ad esempio gli xilani).
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La lignina è un polimero complesso e tridimensionale di alcoli aromatici che conferisce resistenza e idrofobicità.
La composizione varia a seconda del tipo di pianta, dell’età e del grado di maturazione. Additivi come umidità, ceneri, azoto e zolfo influenzano la qualità della combustione, le emissioni e il rendimento energetico. Le moderne tecnologie di analisi registrano questi parametri per la valutazione industriale e il controllo della qualità [Linseis, 2025].
Utilizzo di energia e materiali
Bioenergia in cifre e sviluppo
La biomassa rappresenta una parte sostanziale del mix di energie rinnovabili in Germania e in Europa: Oltre il 60% viene utilizzato a fini energetici, come combustibile diretto per il calore e l’elettricità o in impianti di biogas [Berlino, 2025]. Il resto viene utilizzato per l’utilizzo di materiali o come substrato per la produzione di gas di sintesi e idrogeno [DBFZ, 2025].
In termini di strategia politica, l’attenzione si sta spostando sull’integrazione sostenibile dei sistemi. L’obiettivo è evitare usi concorrenti, sfruttare in modo intelligente i flussi di materiali residui e valutare l’intero ciclo di vita da una prospettiva ambientale e delle risorse [Mahapatra et al., 2021].
Campi di applicazione industriali
Generazione di energia: Utilizzo come combustibile nelle centrali elettriche o per generare calore di processo.
Biocarburanti: Produzione di bioetanolo e biodiesel da zucchero e oli.
Prodotti chimici: prodotti chimici di piattaforma biogenici, materiali di base per l’industria plastica e farmaceutica.
Processi moderni: Pirolisi, carbonizzazione idrotermale, gassificazione per la produzione di gas di sintesi e idrogeno “verde” [Barot, 2022][Mahapatra et al., 2021].
Metodi di analisi termica: TGA, DSC e EGA
Il comportamento termico e cinetico della biomassa viene valutato con metodi comprovati:
Analisi termogravimetrica (TGA): Rileva perdite di massa profili di decomposizione e componenti volatili in funzione della temperatura. Può essere utilizzata per determinare il contenuto di umidità, i punti di degradazione di cellulosa/emicellulosa/lignina e l’immagine delle ceneri [Osman et al., 2021][Linseis, 2025].
Calorimetria a scansione differenziale (DSC): Misura i flussi di energia e la capacità termica durante processi endotermici ed esotermici processi endotermici ed esotermici, ad esempio pirolisi, combustione o vaporizzazione [Barot, 2022].
Analisi dei gas emessi (EGA): Identifica e quantifica i gas rilasciati per mezzo della spettrometria di massa accoppiata o rilevazione IR .
La combinazione di questi processi fornisce informazioni sulla distribuzione dei prodotti, sulla cinetica e sul potenziale di ottimizzazione per le applicazioni industriali, dal controllo dei processi allo sviluppo di nuovi cicli di materiali bioenergetici.
Tecnologia Linseis: soluzioni per applicazioni pratiche
Gli analizzatori Linseis forniscono a ricercatori e partner industriali strumenti precisi per:
diversi tipi di campioni (paglia, foglie di olivo, residui) in condizioni di atmosfera e pressione variabili,
cinetica di decomposizione specifica, umidità residua e contenuto di ceneri,
qualità del prodotto nella produzione di bioenergia, gas di sintesi o prodotti chimici di piattaforma.
Un esempio pratico: gli esperimenti di gassificazione simulata possono essere utilizzati per mappare i processi dei reattori su larga scala in laboratorio e ottimizzarli in modo mirato, ad esempio per quanto riguarda il rendimento energetico, le emissioni e la qualità del prodotto [Linseis, 2025].
Norme e standard
Standard come ASTM E1131 (analisi della composizione termica), ASTM E1641 (cinetica di decomposizione tramite Ozawa-Flynn-Wall) e E2008 (misurazione della volatilità) sono stabiliti in tutto il mondo. Essi garantiscono la comparabilità e la qualità dei dati di misurazione e costituiscono la base per la progettazione di progetti di bioenergia sostenibile e la certificazione di nuovi materiali.
Ricerca, tendenze e prospettive
Le tendenze attuali includono:
Produzione di idrogeno da biomassa residua,
Sviluppo di concetti di bioenergia intelligente,
Integrazione della bioenergia nelle catene del valore e nei processi industriali regionali,
Valutazioni del ciclo di vita per valutare il potenziale di gas serra e gli impatti ambientali [Osman et al., 2021][DBFZ, 2025].
I progetti di ricerca internazionali rafforzano la competitività dei prodotti biogenici rispetto ai materiali fossili e aiutano a stabilire nuovi processi e standard.
Cosa distingue la biomassa dai combustibili fossili?
La biomassa proviene da risorse rinnovabili e contribuisce all’economia circolare, mentre i combustibili fossili si basano su depositi limitati [Osman et al., 2021].
Quale valore aggiunto offre l'analisi termica nella pratica?
Permette un controllo della qualità preciso e affidabile, l’ottimizzazione dei processi e lo sviluppo di nuovi prodotti e processi, dai biocarburanti alle soluzioni di materiali innovativi [Barot, 2022][Linseis, 2025].
Quanto è davvero sostenibile la biomassa?
La sostenibilità dipende dall’integrazione dei sistemi, dagli aspetti legati all’uso del territorio e dai processi circolari. Le moderne valutazioni tengono conto dell’intero ciclo di vita e degli impatti ambientali [DBFZ, 2025][Mahapatra et al., 2021].
Che ruolo ha la tecnologia Linseis nella bioeconomia?
Linseis offre strumenti avanzati per l’analisi termica delle materie prime biogeniche e consente quindi di sviluppare soluzioni pratiche per la ricerca, l’industria e la garanzia di qualità ambientale [Linseis, 2025].
Riferimenti:
Ahmed I. Osman, Neha Mehta, Ahmed M. Elgarahy, Amer Al-Hinai, Ala’a H. Al-Muhtaseb & David W. Rooney (2021): Conversione della biomassa in biocarburanti e valutazione del ciclo di vita: una rassegna. Energy & Environmental Science, Vol. 19, pp. 4075-4118.
Sangita Mahapatra, Dilip Kumar, Brajesh Singh, Pravin Kumar Sachan (2021): I biocarburanti e le loro fonti di produzione: una rassegna sulle alternative più pulite e sostenibili ai carburanti convenzionali, nel quadro del nesso tra cibo ed energia. Energy Nexus, Vol. 4, 100036.
Dr Sunita Barot (2022): Biomassa e bioenergia: risorse, conversione e applicazione. In: Valutazione delle energie rinnovabili per una crescita sostenibile, capitolo 9.
DBFZ – Centro tedesco di ricerca sulle biomasse (2025): Contributo del sistema delle biomasse. Online: www.dbfz.de/forschung
Linseis Messgeräte GmbH (2025): Rapporti applicativi e documenti tecnici sull’analisi termica della biomassa. Online: www.linseis.com/wissen/biomasse/
Berlin.de (2025): Biomassa – Statistiche sull’utilizzo dell’energia e analisi del potenziale. Online: www.berlin.de/klimaschutz/waermewende/biomasse/
