La durabilità del pellet prodotto con residui di potatura

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INTRODUZIONE 
 
Il presente lavoro di tesi tratta in maniera approfondita tutti gli aspetti 
relativi al pellet di legno, un prodotto utilizzabile  a fini energetici che 
rappresenta una valida alternativa ai combustibili fossili, permettendo la loro 
sostituzione con un vettore energetico rinnovabile di origine biologica.  
Lo studio si apre con una parte generale nella quale vengono trattati 
argomenti di carattere bibliografico: 
 normativa europea e italiana sul pellet di legno; 
 processo di produzione e materie prime utilizzate per la fabbricazione 
del biocombustibile; 
 mercato del biocombustibile in Europa e in Italia. 
La seconda parte, riguarda la descrizione dettagliata dell’impianto di 
pellettizzazione di un’azienda (azienda agricola “Feudo dei Verità” sita in 
Mariotto-Bitonto, prov. di Bari) e l’analisi tecnico-economica ad essa relativa, 
effettuata per valutare la convenienza dell’investimento. 
La suddetta azienda ha fornito tutte le tipologie di pellet da essa prodotte 
necessarie per l’elaborazione della parte sperimentale del lavoro di tesi. Si è 
proceduto, infatti, con la preparazione di campioni rappresentativi delle diverse 
tipologie di biocombustibile e su di esse sono state effettuate le analisi 
sperimentali, riassunte nei seguenti punti: 
1. determinazione dell’umidità dei campioni di pellet; 
2. realizzazione di prove di durabilità meccanica; 
3. realizzazione di prove per la determinazione del contenuto di 
ceneri; 
4. realizzazione di prove di resistenza a compressione radiale e calcolo 
del modulo di elasticità; 
5. determinazione della densità dei pellet; 
6. Analisi ed elaborazione dei risultati.
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La parte sperimentale dello studio ha avuto come obiettivo principale la 
ricerca di correlazioni tra la durabilità meccanica del biocombustibile e altre 
caratteristiche fisico-meccaniche dello stesso (densità, umidità, modulo elastico 
e resistenza a compressione). 
Il presente lavoro si sofferma maggiormente sulla durabilità in 
ottemperanza alla norma  UNI/TS 11263:2007 “Biocombustibili solidi - 
Caratterizzazione del pellet a fini energetici” che fissa principi univoci per 
consentire una facile caratterizzazione del pellet per usi energetici mediante 
l’individuazione di quattro classi, definite in funzione della materia prima 
d’origine e delle caratteristiche fisiche e chimiche del prodotto finito. Tra 
queste, i principali indicatori della qualità fisica dei pellet sono la durabilità e la 
densità (Temmerman et al., 2006). I pellet, infatti, sono soggetti, durante le 
operazioni di produzione, trasporto e stoccaggio, ad usura meccanica con 
conseguente produzione di particelle fini o polveri. Tale fenomeno non 
rappresenta un inconveniente solo per il consumatore finale (perdita di prodotto) 
ma anche un pericolo per la salute (Vinterbäck, 2004). Le particelle fini prodotte 
dai pellet con tendenza a spolverare in seguito ad azioni meccaniche, 
potrebbero, inoltre, disturbare i sistemi di alimentazione dei dispositivi di 
utilizzo (stufe, caldaie) e portare ad una disomogeneità nei processi di 
combustione (Lehtikangas, 2000).
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1. NORMATIVA SUL PELLET   
 
Per normativa tecnica si intende un documento che definisce le 
caratteristiche (dimensionali, prestazionali, ambientali, di sicurezza, di 
organizzazione ecc.) di un prodotto, processo o servizio, secondo lo stato 
dell'arte. L‟importanza di una normativa che guidi la produzione è determinante, 
particolarmente quando si parla di pellet. Questo particolare biocombustibile è, 
infatti, complementare agli impianti che va ad alimentare, in quanto solo un 
pellet con un dato diametro, una data lunghezza, che produce un dato 
quantitativo limite di ceneri è capace di non creare problemi di sorta agli 
impianti utilizzatori, specialmente le piccole stufe; se, invece, il pellet è 
destinato all‟utilizzo in impianti di media e grande potenza, è possibile un suo 
utilizzo senza particolari problemi, anche se questo non presenta un livello 
qualitativo ottimale.  
L‟esistenza di una normativa che guidi la produzione e l‟utilizzazione di 
pellet è, quindi, determinante in special modo per gli impianti di piccola 
potenza, caratterizzati da elevate tecnologie costruttive e che, pertanto, 
presuppongono la combustione di materiale quanto mai omogeneo. 
 
1.1. LA NORMATIVA EUROPEA 
A livello europeo la normativa che disciplina i biocombustibili solidi e, tra 
questi, il pellet è rappresentata dalla specifica tecnica CEN/TS 14961:2005 
“Solid biofuels - Fuel specifications and classes” che definisce criteri generali 
per la classificazione dei biocombustibili. Gli obiettivi fondamentali della 
specifica tecnica sono: 
 
 fornire dei chiari principi di classificazione dei biocombustibili evitando 
ambiguità;
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 essere uno strumento utile alla realizzazione di un commercio efficiente 
dei biocombustibili; 
 creare un rapporto di chiara comprensione tra chi vende e chi acquista; 
 essere uno strumento di comunicazione con i costruttori di macchine ed 
apparecchiature; 
 facilitare le procedure di autorizzazione da parte delle Istituzioni 
interessate. 
 
La CEN/TS 14961:2005 definisce le classi di qualità dei biocombustibili 
solidi ottenuti dalle seguenti fonti: 
 
1. prodotti agricoli e forestali; 
2. rifiuti vegetali derivanti da attività agricole e forestali; 
3. rifiuti vegetali dell'industria agro- alimentare; 
4. rifiuti di legno ad eccezione di quelli che possono contenere composti 
organici alogenati o metalli pesanti, a seguito di un trattamento protettivo o di 
rivestimento, inclusi in particolare i rifiuti di legno di questo genere derivanti dai 
rifiuti edilizi e di demolizione; 
5. rifiuti vegetali fibrosi derivanti dalla pasta di carta grezza e dalla produzione 
di carta, se il processo di coincenerimento viene effettuato sul luogo di 
produzione e l'energia termica generata è recuperata; 
6. rifiuti di sughero. 
 
La classificazione si basa sull‟origine e sulle fonti dei biocombustibili. 
Nell‟ambito di un sistema di classificazione gerarchica, sviluppato su quattro 
livelli, sono individuati i seguenti gruppi principali di fonti di biocombustibili 
solidi:
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 biomassa legnosa; 
 biomassa erbacea; 
 semi e frutti; 
 miscele e miscugli dei precedenti. 
 
Nell‟ambito di ognuno di tali gruppi principali è individuato un secondo 
livello di classificazione in cui le biomasse sono ulteriormente distinte in 
relazione al fatto che si tratti di prodotti delle attività colturali o forestali, 
sottoprodotti, residui industriali o legno a fine vita, vergine o trattato. Le 
biomasse sono poi ulteriormente suddivise nei sottogruppi del terzo e quarto 
livello (si veda a titolo esplicativo la classificazione riportata in tabella 1, 
relativa alle biomasse legnose). 
Dei biocombustibili che da tali fonti derivano vengono specificate le qualità 
caratteristiche e suddivise in classi. In tabella 2 sono riportate le caratteristiche 
dei pellet. In realtà la specifica tecnica fornisce dei criteri generali e demanda ai 
singoli Paesi la possibilità di definire delle classificazioni vere e proprie, anche 
in relazione alle diverse disposizioni legislative nazionali vigenti in materia di 
biomasse.
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Tabella 1. Classificazione della fonte “biomasse legnose” di biocombustibili solidi (UNI 
CEN/TS 14961:2005).
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Oltre alle specifiche relative al materiale, il CEN (Comitato Europeo di 
Normazione) ha emanato anche un pacchetto di norme che caratterizzano le 
Tabella 2. Caratteristiche dei pellet3 (UNI CEN/TS 14961:2005).
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procedure di analisi per la determinazione dei principali parametri caratterizzanti 
le qualità fisiche e chimiche dei biocombustibili solidi. 
I Paesi Europei nei quali esiste una normativa in materia sono quelli in cui 
si è sviluppato un cospicuo mercato.  
In Austria la norma ÖNORM M 7135 definisce i requisiti per il legno 
pressato (categoria HP) e per la corteccia (categoria RP) ad uso combustibile. 
Nella sua ultima revisione (01/11/2000) prevede tre classi dimensionali per 
ognuno dei due tipi di prodotto. Per quanto riguarda i pressati del legno esse 
sono identificate come HP1, HP2 e HP3: si va dalla classe 1, che raggruppa il 
materiale più minuto da impiegare per piccoli e medi impianti ad alimentazione 
automatica, alla classe 3, che comprende il materiale di dimensioni maggiori, 
bricchette usate in tutti i tipi di apparecchiature a caricamento manuale. Per il 
pellet minuto (classe HP1) la normativa riporta i seguenti parametri 
dimensionali: 
 
 diametro: da 4 a 10 mm; 
 lunghezza: max 5 volte il diametro; 
 
ed altri parametri di carattere tecnico quali: 
 
 densità: ≥ 1,12 kg/dm3; 
 contenuto idrico: ≤ 10%; 
 contenuto di ceneri: ≤ 0,5% del peso anidro; 
 potere calorifico inferiore riferito allo stato anidro: ≥ 18,0 MJ/kg; 
 durabilità: ≥ 97,7%. 
 
Come materia prima per la produzione del pellet la normativa stabilisce si 
debba adoperare legno naturale, privo cioè di contaminanti o conservanti. È
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tuttavia ammesso l‟utilizzo, nella fase di fabbricazione, di leganti di origine 
naturale, quali farina di frumento ed amido, purché non superino la quota del 
2%.  
La normativa tedesca (DIN 51731), valida anch‟essa per pellet e bricchette, 
prevede per il pellet cinque classi dimensionali che vanno dalla HP1, 
comprendente la categoria di dimensioni maggiori, alla HP5, relativa alla 
categoria più minuta. Riferendosi a questa ultima la normativa riporta i seguenti 
parametri: 
 
 diametro: da 4 a 10 mm; 
 lunghezza: max 5 volte il diametro; 
 densità: 1 - 1,4 g/cm3; 
 contenuto idrico: < 12%; 
 contenuto di ceneri: < 1,5%, 
 potere calorifico inferiore riferito allo stato anidro e in assenza di ceneri: 
17,5 - 19,5 MJ/kg. 
 
Per alcuni parametri questa normativa risulta più permissiva: il contenuto 
massimo di ceneri è triplicato rispetto a quello previsto dalla normativa austriaca 
e il contenuto massimo di zolfo è raddoppiato. La normativa tedesca risulta 
invece molto più rigorosa per quanto riguarda la composizione chimica del 
pellet, imponendo delle importanti limitazioni per tutti gli elementi 
potenzialmente tossici: cadmio (0,5 mg/kg), cromo (8), mercurio (0,05), piombo 
(10), rame (5) e zinco (100), nonché l‟arsenico (0,8 mg/kg). 
 Altra normativa è quella svedese (SS 18 71 20) che presenta tre gruppi 
dimensionali distinti esclusivamente in funzione della lunghezza massima 
riferita al diametro. Risulta più permissiva rispetto a quella austriaca per quanto
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riguarda il potere calorifico (≥ 16,9 MJ/kg), mentre per gli altri parametri è 
sostanzialmente molto simile. 
 Richiesta invece, fatto unico fra tutte le normative, l‟indicazione delle 
temperatura di fusione delle ceneri. Alle normative di più lunga esistenza si è 
recentemente (marzo 2003) affiancata anche una normativa francese, redatta dal 
Pellet Club francese, mirata a proteggere i mercati dalla possibile entrata di 
prodotti combustibili di cattiva qualità.  
La norma francese stabilisce quattro diverse categorie di pellet alle quali 
vengono attribuiti dei differenti parametri dimensionali in base agli impianti di 
combustione cui sono destinate.  
Importante distinzione viene fatta per le dimensioni del pellet utilizzabile 
nelle stufe ad uso domestico e quello impiegabile nelle caldaie. Riferendosi alla 
categoria di pellet per stufe la norma riporta i seguenti parametri dimensionali: 
 
 diametro: 6 ± 1 mm; 
 lunghezza: da 10 a 30 mm. 
 
Per la categoria destinata alle caldaie i parametri dimensionali sono: 
 
 diametro: da 8 a 10 ± 1 mm; 
 lunghezza: da 10 a 50 mm. 
 
Per i parametri di carattere tecnico la normativa non stabilisce distinzioni per le 
due categorie: 
 
 umidità: < 10%; 
 densità apparente: > 650 kg/m3; 
 densità specifica: da 1200 a 1400 kg/m3;
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 contenuto di ceneri: < 1%; 
 contenuto di sodio: < 300%; 
 contenuto di cloro: <0,3 %; 
 contenuto di zolfo: 0,08%; 
 contenuto di azoto: < 0,3%; 
 contenuto di leganti naturali: massimo 5% con obbligo di contrassegno 
per tipo e contenuto. 
 
1.2. LA NORMATIVA IN ITALIA 
La normativa italiana in materia di pellet è la più recente tra quelle fino ad 
ora discusse. Solo nel novembre del 2007 è, infatti, entrata in vigore la norma 
UNI/TS 11263:2007 “Biocombustibili solidi - Caratterizzazione del pellet a fini 
energetici” che fissa principi univoci per consentire una facile caratterizzazione 
del pellet per usi energetici, tenendo in considerazione aspetti tecnici, economici 
ed ambientali. La caratterizzazione fatta dalla UNI/TS 11263 si basa sul metodo 
di classificazione per il pellet definito nella specifica tecnica UNI CEN/TS 
14961. Al fine di consentire un‟agevole e sintetica classificazione delle 
caratteristiche del pellet, la norma caratterizza il pellet per usi energetici 
mediante l‟individuazione di 4 classi, definite in funzione della materia prima 
d‟origine e delle caratteristiche fisiche e chimiche del prodotto finito (tab. 3).  
In particolare l‟esigenza di fissare dei limiti al contenuto di azoto, cloro e 
zolfo è legata al fatto che questi elementi costituiscono degli indicatori della 
qualità delle materie prime impiegate per la produzione. Ad esempio un elevato 
contenuto di azoto potrebbe indicare presenza di corteccia, colla o plastica; un 
elevato contenuto di zolfo potrebbe indicare presenza di corteccia o additivi 
organici e inorganici; un elevato contenuto di cloro potrebbe indicare la 
presenza di corteccia, di preservanti chimici o di sale proveniente dalle strade.