La ricerca sulla produzione di energia dalla biomassa si concentra solitamente sulla quantità di energia generata. Ma è anche importante considerare quanta energia entra nel processo, un componente spesso trascurato, dice Tony Grift, professore di Ingegneria Agraria e Biologica presso la Facoltà di Agraria, Consumer and Environmental Sciences e il Grainger College of Engineering presso l'Università dell'Illinois.

Grift è coautore di un nuovo studio, pubblicato in Rapporti sulla tecnologia delle risorse biologiche , che prende in esame l'efficienza di bioconversione di due prodotti spesso utilizzati come biomassa per la produzione di energia, miscanthus giganteus e bagassa di canna da zucchero.

"Il nostro obiettivo era determinare quanta energia è necessaria per preparare questi materiali. È uno sguardo completo ai vari metodi di pre-elaborazione e alla loro relazione con l'efficienza di conversione, " lui spiega.

I due materiali sono stati scelti per la loro importanza per la produzione di energia. Il miscanto è tipicamente coltivato come coltura ornamentale, ma ha un'elevata quantità di biomassa e cresce facilmente con pochissimo utilizzo di azoto. La bagassa di canna da zucchero è il sottoprodotto rimasto dopo che la canna da zucchero è stata frantumata per estrarre il succo per lo zucchero.

Lo studio è stato condotto in collaborazione con i chimici dell'Università della California a Berkeley. Grift afferma che l'approccio interdisciplinare rende la ricerca unica, perché considera l'intero bilancio energetico. I ricercatori dell'U of I hanno studiato il dispendio energetico dei materiali di raccolta e prelavorazione, mentre i chimici di Berkeley si concentravano sulla conversione della biomassa in glucosio, che viene utilizzato per produrre etanolo.

I ricercatori hanno definito la percentuale del potere calorifico inerente (PIHV), che misura la quantità di energia che entra ed esce dal processo produttivo. "Ti dice che hai una certa quantità di biomassa, che contiene una certa quantità di energia. Quanta energia spendi per l'elaborazione? Non vuoi spendere più del 5% del valore energetico totale, "Dice Grift.

I ricercatori hanno sottoposto i due materiali a nove diversi metodi di pretrattamento, separatamente o come miscela. La pre-elaborazione viene eseguita per vari motivi, Grift spiega. Dopo che il raccolto è stato raccolto, deve essere trasportato in un impianto di lavorazione, e per rendere efficiente il trasporto, il materiale subisce prima un processo chiamato comminuzione, in cui viene tritato o tagliato a pezzi più piccoli, e poi viene compresso.

Grift spiega che la raccolta e la compressione non aggiungono molto all'equazione dell'energia. La principale fonte di dispendio energetico è la comminuzione, o riduzione delle dimensioni. Ciò porta il dispendio energetico al 5%."Le dimensioni delle particelle più piccole facilitano la compressione, " dice. "È anche meglio per la produzione di energia, perché fornisce una superficie più ampia a cui gli enzimi possono attaccarsi nel processo di conversione. Ma la sminuzzamento richiede una certa quantità di energia, quindi c'è un compromesso".

I metodi di prelavorazione includevano gambi tagliati e tagliati, pellettizzazione, comminuzione, e vari livelli di compressione. Dei nove gruppi di trattamento, cinque incluso miscanto, tre inclusi bagassa di canna da zucchero, e uno includeva una miscela dei due prodotti. I materiali lavorati sono stati tutti sottoposti agli stessi processi chimici per rilasciare il glucosio.

I ricercatori hanno anche valutato gli effetti della dimensione delle particelle, livello di compressione, e miscelazione sull'efficienza di conversione della biomassa. I risultati hanno mostrato che la sminuzzamento ha avuto un effetto positivo sull'efficienza del miscanto ma non della bagassa di canna da zucchero, mentre per la pellettizzazione è avvenuto il contrario. I ricercatori hanno anche scoperto che una miscela 50/50 dei due materiali aveva una maggiore efficienza di conversione rispetto alla bagassa di canna da zucchero, ma non c'era alcuna differenza significativa rispetto al solo miscanto.

I risultati possono essere utilizzati per contribuire a rendere più efficiente la produzione di energia da biomassa, Grift dice.

"Le differenze non sono enormi. Ma se vuoi fare qualcosa su una scala più ampia è in realtà abbastanza importante capire queste cose, " lui spiega.

Grift sottolinea che i risultati sono preliminari e dovrebbero essere esaminati in ulteriori studi.

È necessaria una ricerca continua per convalidare i risultati e ampliare la base di conoscenza ad altri prodotti e altri metodi di pre-elaborazione.

L'articolo, "Misurare l'influenza dei metodi di pretrattamento della biomassa sull'efficienza di bioconversione di miscanthus giganteus e bagassa di canna da zucchero, " è pubblicato in Rapporti sulla tecnologia delle risorse biologiche .