Kg

Capitolo IV

IL LEGNO Il legno è prodotto da alberi ed arbusti appartenenti alle più svariate specie botaniche presenti nel nostro pianeta. Le principali sostanze che lo compongono sono: cellulosa (40-50 %), lignina (20-30 %) ed altri composti (sali minerali, carboidrati, tannini, ecc.). Durante la sua combustione viene liberata l'energia contenuta nei legami chimici delle sostanze che lo compongono, le quali si trasformano essenzialmente in anidride carbonica (CO2) e acqua (H2O), ma anche in ceneri e altri composti. Con la combustione del legno, il rilascio netto di anidride carbonica viene azzerato, in conseguenza del fatto che la quota parte di CO2 immessa dalla combustione è la medesima che viene fissata dalle piante con la fotosintesi durante la crescita, quindi, ritorna all'atmosfera senza alterare il ciclo del carbonio. Il ruolo della legna da ardere, come strumento di mitigazione dei cambiamenti climatici, non ha sempre ricevuto la giusta attenzione da parte delle politiche energetiche e forestali. Infatti, fino a qualche anno fa, nei paesi occidentali il legno combustibile era considerato un prodotto obsoleto, inquinante e a domanda anelastica rispetto al reddito, destinato quindi ad essere emarginato dal mercato. Attualmente, invece, è aumentata in modo significativo la consapevolezza dell'importanza del legno a scopo energetico, riconoscendone gli eccezionali vantaggi ambientali e socio-economici. Il legno è: - Rinnovabile, perché costantemente prodotto dagli alberi attraverso il processo fotosintetico; - Compatibile con l'ambiente, quando il legno viene bruciato in efficienti apparecchi di combustione si ottiene un abbattimento notevole delle emissioni di gas serra e delle polveri, abbondantemente prodotti, invece, dai combustibili fossili; - Neutrale rispetto all'emissione di anidride carbonica nell'atmosfera; - Disponibile, diffuso in modo omogeneo in tutto il Paese, in partico-

69

lare nelle zone montane, il legno è sfruttabile dove viene prodotto senza bisogno di concentrarlo in grandi impianti e senza sostenere costi e disagi aggiuntivi per il trasporto e l'utilizzo; - Sicuro, non presenta rischi per l'ambiente durante le fasi di estrazione, trasporto ed utilizzo; - Dinamico, contribuendo a rafforzare l'economia locale ed a migliorare il livello occupazionale della popolazione; - Sostenibile, favorisce l'uso economico ed eco-compatibile dei terreni agricoli e forestali; - Economico, la sua trasformazione in combustibile richiede soltanto un terzo dell'energia consumata dal gasolio nel processo di preparazione e nel contempo riduce la dipendenza dall'estero dei prodotti petroliferi.

4.1 POTERE CALORIFICO DEL LEGNO Il potere calorifico inferiore (p.c.i.) del legno esprime la quantità di calore che si sviluppa dalla combustione di 1 kg di legno. Il p.c.i. varia principalmente in funzione: 1. del contenuto di umidità del legno 2. della specie botanica 1) Il p.c.i. del legno diminuisce all'aumentare del suo contenuto di umidità (vedi tab. 4.1). Parte dell'energia liberata nel processo di combustione viene infatti assorbita per provocare l'evaporazione dell'acqua all'interno del legno e quindi non è più disponibile per la produzione di calore. 2) Il potere calorifico della biomassa ligno-cellulosica varia secondo TABELLA

4.1 - Potere calorifico della legna in funzione della sua umidità % di

Potere calorifico

umidità

Kcal / Kg

15% 20% 25% 30% 35% 40%

3490 3250 3010 2780 2450 2300

Fonte: catalogo Unical

70

TABELLA

4.2 - Valori di p.c.i. al 12-15% di umidità riferita al peso anidro TIPOLOGIA LEGNO

PCI Kcal / Kg

3700-3800 3700-3800 3300-3400 3550-3650 3500-3600 3400-3500

Abete rosso Pino silvestre Faggio Pioppo Quercia Robinia

Fonte: Tecnologia del Legno, Vol. I, G. Giordano

le specie utilizzate e tale variazione dipende dal contenuto di lignina, di cellulosa e di resina. Dalla tabella 4.2 appare chiaro che il p.c.i., a parità di contenuto di umidità, risulta essere maggiore per le conifere rispetto alle latifoglie.

4.2 LA PEZZATURA DEL LEGNO COMBUSTIBILE I tipi di legno combustibile disponibili sul mercato sono sostanzialmente tre: - Legna spaccata corta (ur = 60-40%), ovvero pezzi di legna lunghi 30-40 cm che vengono impiegati per alimentare caminetti, stufe e caldaie di piccola e media potenza (fino a 120 kW che scaldano singole abitazioni). - Cippato (ur = 50-30%), ottenuto sminuzzando, mediante macchine "cippatrici", assortimenti legnosi di diversa dimensione, è impiegato per alimentare caldaie a caricamento automatico con potenza da 80 kW fino ad alcuni MW che scaldano gruppi di edifici. - Pellet di legno (ur = 5-12%), prodotto dalla pressatura e trafilatura degli scarti dell'industria del legno, è impiegato soprattutto per alimentare piccole caldaie a caricamento automatico con potenze fino a 30 kW.

4.2.1 LA LEGNA IN PEZZI Tradizionalmente la legna da ardere viene disboscata in pezzi della lunghezza di 1 metro, con diametri compresi tra i 5 ed i 30 cm. Solo alcuni modelli di caldaie industriali possono utilizzare direttamente questo assortimento, naturalmente previa corretta stagionatura.

71

Per gli impianti tradizionali quali stufe, camini o caldaie a legna per uso domestico, i tronchi devono essere ridimensionati in lunghezza e larghezza fino ad arrivare a valori di 15-30 cm in lunghezza e 10-15 cm in diametro. Per caldaie più grandi si può arrivare fino a lunghezze di 5060cm.

4.2.2 IL CIPPATO DI LEGNO Da poco più di un decennio ha preso piede l'utilizzo del legno cippato. Produzione: il cippato si ottiene dalla sminuzzatura di alberi interi, tronchi, ramaglia, scarti di potatura, scarti dell'industria di prima trasformazione e dal legno proveniente da impianti a breve rotazione (SRF). La specie legnosa di partenza può essere di qualsiasi tipo. Il materiale viene "triturato" in piccole dimensioni ("chips") attraverso un'azione meccanica di taglio comunemente nota come "cippatura". La pezzatura dei chips deve essere di piccole dimensioni, omogenea e compatibile con il sistema di alimentazione dell'impianto (dimensioni standard 40x20x10 mm). La produzione del cippato viene effettuata con macchine cippatrici che possono essere applicate all'attacco a tre punti di un normale trattore agricolo di media potenza. Ad esempio, con un trattore da 80 CV di potenza si possono sminuzzare rami o tronchi del diametro di 20-25 cm. Essendo prodotto con legname di scarto o difettoso, ramaglie e residui di potatura, esso permette di recuperare circa un 15-20% di materiale in più rispetto ad un utilizzazione forestale convenzionale. Ci sono tre categorie di cippato, ognuno con provenienza, potere calorifico e prezzo diverso: - cippato bianco proviene dalla tritatura di solo legno senza la corteccia - cippato marrone, se ad essere cippati sono rami e tronchetti con corteccia - cippato verde quando sono presenti anche le foglie (è il caso della sminuzzatura della pianta intera). Stoccaggio e maturazione Il cippato appena prodotto ha una umidità relativamente elevata (circa il 50%), perciò, per evitare fenomeni di fermentazione e quindi perdite di

72

peso anche ingenti (oltre il 20%), deve essere stoccato sotto una tettoia priva di pareti o con pareti fessurate avendo l'accortezza di praticare nel cumulo degli opportuni camini di aerazione. L'essiccazione avviene tramite correnti d'aria calda che si generano naturalmente all'interno del cumulo durante i processi di biodegradazione, i quali si arrestano quando il legno raggiunge un'umidità inferiore alla soglia di attività degli agenti di alterazione stessi. In questo modo il cippato dallo stato fresco, nel giro di alcuni mesi, arriva a valori di umidità finale attorno al 20-25% (riferiti al peso anidro), con una perdita di sostanza secca di poco superiore al 10%. A questo punto il cippato può essere utilizzato direttamente in caldaia. I vantaggi dell'utilizzo del cippato sono molteplici: - il prezzo d'acquisto del cippato, che risulta assai ridotto; - il caricamento del cippato in caldaia, che é completamente automatizzato; - vantaggi di tipo ambientale per i territori montani, cippando intere piante non impiegabili come legna da ardere nella forma tradizionale, senza dover preventivamente sramare e deprezzare, diviene economicamente possibile la manutenzione di alcune tipologie di boschi di neoformazione e la ripulitura di alcuni cedui; Gli svantaggi del cippato sono invece rappresentati da: - gli elevati volumi di prodotto che devono essere impiegati con i relativi problemi di spese di trasporto e stoccaggio che questi possono comportare; - il costo d'acquisto del gruppo silos-alimentatore alla caldaia, relativamente ancora elevato; - una maggiore necessità di operazioni di pulizia e smaltimento delle ceneri che queste caldaie comportano rispetto a quelle a combustibile tradizionale quali gasolio e metano. Il costo del cippato. I prezzi del cippato attualmente variano da 1,50-2,10 a 5,20-6,20 al quintale al produttore. Questa variazione di prezzo dipende da una combinazione di fattori tra cui il valore energetico del prodotto, l'umidità, la provenienza (forestale o potature), il tipo di intervento richiesta per estrarlo, l'accessibilità del luogo d'estrazione. Inoltre, il costo del trasporto incide non poco sul prezzo al consumatore, da 1 - 5 / m3.

73

4.2.3 IL LEGNO IN PELLETS Produzione. Alcune Alcune tipologie di scarti dell'industria del legno (segatura, polveri) possono essere utilizzate per produrre un combustibile alternativo ecologico detto "pellet di legno". Questo combustibile si distingue per la bassa umidità (inferiore al 12%) e per la sua elevata densità nonché per la regolarità del materiale. Il presupposto per l'utilizzo di questo prodotto è l'impiego di legname vergine, non trattato cioè con corrosivi, colle o vernici anche perché la produzione di pellets non ne richiede l'uso visto che la compattazione avviene fisicamente e con l'alta temperatura generata nel processo. I pellets sono prodotti con la polvere ottenuta dalla sfibratura dei residui legnosi, la quale viene pressata da apposite macchine in cilindretti che possono avere diverse lunghezze e spessori (1,5-2 cm di lunghezza,6-8 mm di diametro). La compattezza e la maneggevolezza danno a questa tipologia di combustibile caratteristiche di alto potere calorifico (p.c.i. 4.000-4.500 kcal/kg) e di affinità ad un combustibile fluido. E' molto indicato quindi, per la sua praticità, per piccoli e medi impianti residenziali. A parità di energia termica ottenibile, i principali vantaggi del legno in pellets rispetto sia alla legna in pezzi sia al cippato, sono: - il basso volume di ingombro e il minor peso specifico, che ne determinano la facilità di trasporto, stoccaggio ed utilizzo finale (quest'ultimo completamente automatizzato); - l'ottimizzazione della combustione nelle apposite caldaie, stufe o camini che determina l'emissione in atmosfera di una quantità di sostanze inquinanti ridottissima, paragonabile alle emissioni ottenute con la combustione del metano (ricordando però che, nella combustione del legno, la CO2 prodotta è le stessa che era stata sottratta dalle piante all'atmosfera per produrre il legno). Gli svantaggi sono invece rappresentati, oltre che dal costo di produzione, anche dall'impegno energetico per effettuare l'operazione: infatti, il pellet è ottenuto con macchine che comprimono e trafilano aventi una potenza elevata. Combustibili a confronto. Avendo adesso un quadro generale delle diverse tipologie di combustibili ricavabili dal legno e considerando le caratteristiche di alcuni combustibili fossili (vedi cap. 3), risulta interes-

74

sante fare un confronto sia sotto l'aspetto energetico, sia sotto quello economico (vedi tab. 4.3). TABELLA 4.3 - Confronto energetico ed economico fra i combustibili legnosi e i più comuni combustibili fossili

Potere Equivalenza (3) COMBUSTIBILE Calorifico (2) Um energetica (1) inferiore

Prezzo medio C/um(4)

Costo equivalente(5) (C)

A prezzo(6) (%)

Legno stagionato

3.750 (kcal/kg)

1

kg

0,10 -0,13

0,10-0,13

-

Cippato (ur=40%)(7)

2.400 (kcal/kg)

1,56

kg

0,05 -0,06

0,078-0,094

-40;27,49

Pellet (ur=10%)

4.000 (kcal/kg)

0,94

kg

0,16 -0,18

0,150-0,169 +15,77;30,15

Gasolio

10.300 (kcal/kg)

0,36

kg

0,83

0,297

+128,8

Olio combustibile

9.800 (kcal/kg)

0,38

kg

0,54

0,206

+58,51

Gas naturale

8.200 (kcal/kg)

0,46

M3

0,61

0,283

+117,4

8.570 (kcal/Nm3)

0,44

Nm3

0,50

0,218

+67,81

Metano

Fonte: Speciale "Bosco e Territorio", 2002. NOTE: (1) Fonte: HELLRIGL 2001. (2) Rispetto a 1 kg di legno. (3) Unità di misura. (4) Dati raccolti in provincia di Bolzano nel 2002. (5) In rapporto a 1 kg di legno. (6) Differenza di prezzo rispetto a 1 kg di legno. (7) Ps=300 kg/m3s

75