Produttività di colture poliennali dedicate ad uso energetico: il caso della canna comune (Arundo donax L.) e del miscanto (Miscanthus x giganteus Greef et Deuter)

Per quanto concerne gli aspetti qualitativi della biomassa il riscontro in letteratura è quasi esclusivamente legato ad un unico impiego: la combustione diretta in caldaia. In tale direzione sono stati indagati i fattori maggiormente rilevanti quali il potere calorifico, le eventuali emissioni di gas nocivi e di particolati, il contenuto in ceneri e la composizione delle stesse per valutare la presenza di elementi che possono ostacolare e/o diminuire l’efficienza del processo di combustione.
La quantità di energia associata alla biomassa è simile per le due colture: la canna comune presenta un potere calorifico variabile da 16,7 a 18 MJ kg^-1 di sostanza secca (Angelini et al., 2007a; Angelini et al., 2005) e anche per il miscanto si hanno valori pressoché analoghi, compresi tra 16,4 (Mantineo et al., 2009) e 17,7 MJ kg^-1 s.s. (Angelini et al., 2009).
Circa l’entità delle emissioni durante la combustione, alcune sperimentazioni hanno mostrato analogie tra le due specie analizzate,riguardo alla produzione di CO2 e CO, con valori di CO2 leggermente superiori per la canna comune, in virtù del suo più elevato contenuto in ossigeno e, viceversa, emissioni di monossido di carbonio appena superiori per il miscanto. Lo sviluppo di aerosol ha visto la principale produzione di particolato fine, del diametro inferiore a 1 μm in entrambe le specie; i periodi di emissione con il procedere della degradazione termica sono risultati invece differenti: in miscanto l’87,5% di aerosol è stato prodotto nella fase di volatilizzazione iniziale (da 25 a 115-140 °C, con perdita di acqua e volatilizzazione di piccole molecole), mentre nella canna comune la parte preponderante di emissioni (86,7%) si è verificata durante la fase finale di ossidazione del carbone in cenere (Jeguirim et al., 2010).
Nel caso specifico della combustione si possono poi avere problemi legati alla deposizione di sostanze di vario genere, alla corrosione dell’apparecchiatura ed alle emissioni di gas nocivi e di particolato. Tali problematiche risiedono nel rilascio di elementi inorganici (Cl, S, K, Na, Ca, Si, P) durante il passaggio alla fase gassosa del combustibile. In particolare, la presenza di silice assieme a calcio e potassio contribuisce alla formazione di silicati alcalini, caratterizzati da un basso punto di fusione (700 °C circa) che possono determinare la formazione di depositi compatti. Proprio per questa ragione si è soliti monitorare i rapporti SiO2/K2O e CaO/K2O che dovrebbero risultare più alti possibile (Nassi o Di Nasso et al., 2010).
Indagini sulle caratteristiche chimiche della biomassa hanno messo in luce come gli elementi minerali più presenti nella canna comune siano l’azoto e la silice, mentre nel miscanto la cospicua co-presenza di silice, potassio e calcio sembra spiegare il basso punto di fusione delle ceneri (McKendry, 2002; Obernberger et al., 2006).
Interessante è anche osservare come i diversi organi della pianta presentino una composizione chimica assai diversa. Ad esempio, sia nella canna comune che nel miscanto le ceneri sono presenti maggiormente nelle foglie (Monti et al., 2008).