Bioenergie (Progetto 1.10)

Il WP1 ha come obiettivo d’insieme quello di sviluppare una tecnologia basata sulla gassificazione delle biomasse e delle frazioni biogeniche dei rifiuti per la produzione, ad alta efficienza e sostenibile, di energia elettrica e calore. In particolare, si punta a dimostrare in ambiente rilevante la produzione di una corrente di syngas di qualità idonea all’accoppiamento con un sistema a SOFC. Per la tecnologia di gassificazione, è di riferimento un impianto prototipale di taglia significativa, situato presso il Centro Ricerche ENEA di Trisaia. Progettato per la gassificazione intensiva della biomassa, l’impianto si contraddistingue per alcuni elementi che ne compattano la configurazione e minimizzano il contenuto di N₂ nel syngas prodotto. Il reattore è basato su un design a letto fluido bollente ed è stato ideato per la gassificazione O₂/vapore. Inoltre, è caratterizzato dalla presenza di un sistema di filtrazione del gas ad alta temperatura alloggiato direttamente nel freeboard del gassificatore. Studiando e implementando soluzioni integrate per la purificazione e il condizionamento della corrente di syngas prodotta, si intende raggiungere specifiche tecniche che la rendano idonea ad alimentare una unità stazionaria per la produzione elettrica via celle a combustibile ad ossidi solidi. Campagne di prove sperimentali permetteranno di verificare a scala significativa l’integrabilità delle due tecnologie, efficienze e prestazioni in condizioni operative reali. Nel corso del programma di lavoro, le attività sperimentali saranno affiancate da analisi di scenari per la generazione distribuita di energia da biomassa e altre fonti rinnovabili non programmabili. Sulla base della disponibilità dei feedstock, saranno selezionati siti di possibile interesse al fine di valutare i potenziali benefici di una combinazione locale di generazione di energia elettrica da fonti rinnovabili non programmabili e biomassa programmabile.

Il WP2 sviluppa tecnologie innovative per la produzione di idrogeno, biocombustibili liquidi ed e-fuels da biomasse, contribuendo alla decarbonizzazione di settori difficilmente elettrificabili e al miglioramento dell’efficienza del sistema energetico. Le attività integrano processi termocatalitici, elettrochimici e reattori avanzati, valorizzando idrogeno verde come vettori energetici ad alta densità per la trasformazione di  syngas, utili anche per stabilizzare la rete. Il WP è focalizzato sullo sviluppo di catalizzatori e componenti sostenibili per ridurre costi, aumentare prestazioni e favorire la scalabilità. Le attività (LA2.1, LA2.7, LA2.5) ottimizzano la gassificazione tramite catalizzatori e reattori per aumentare la resa di idrogeno e migliorare la qualità del syngas. Le attività includono anche il cracking del biometano in reattore al plasma per produrre idrogeno. Le attività sulla sintesi di biocarburanti tramite piattaforma syngas (LA2.2, LA2.8) includono reattori a membrana e membrane zeolitiche selettive per migliorare l’efficienza di conversione. Le linee elettrochimiche (LA2.3, LA2.4, LA2.9) sviluppano processi elettrochimici per valorizzare correnti secondarie della trasformazione delle biomasse producendo idrogeno. La LA2.6 completa il WP con analisi tecniche e LCA che valutano la sostenibilità dei processi integrati e individuano ottimizzazioni per migliorarne competitività e maturità tecnologica.

Il WP3 ha l’obiettivo di sviluppare biocarburanti avanzati e sostenibili, ottenuti da biomasse di scarto e compatibili con le attuali infrastrutture energetiche. La linea di attività LA3.1 si concentra sulla valorizzazione dei residui lignocellulosici: attraverso pretrattamenti a basso impatto, questi materiali vengono trasformati in zuccheri fermentabili, trasformando ciò che oggi è un rifiuto in una risorsa energetica. La linea di attività LA3.2 prevede la selezione di microrganismi capaci di utilizzare tali zuccheri e accumulare lipidi intracellulari. Grazie a tecniche di screening avanzato, verranno identificati i ceppi più efficienti per garantire produzioni elevate e sostenibili. Con la linea di attività LA3.3, il processo passa alla produzione di lipidi: gli oli microbici prodotti saranno ottimizzati in termini di resa e qualità, e saranno estratti mediante tecniche ecocompatibili.  La linea di attività LA3.4 riguarda la conversione di questi oli in carburanti drop-in tramite idrogenazione catalitica. Il risultato sarà un biocarburante di tipo drop-in, senza necessità di adattamenti tecnologici. Infine, la linea di attività LA3.5 analizzerà la sostenibilità economica e ambientale dell’intero processo, valutando i bilanci di massa, i costi e i consumi energetici. In questo modo, il WP3 contribuisce concretamente alla valutazione e diffusione di soluzioni innovative basate sull’economia circolare.

L’obiettivo del WP4 è sviluppare una metodologia avanzata per valutare il potenziale territoriale delle biomasse e la loro integrazione con altre fonti rinnovabili e l’idrogeno verde. Le valutazioni territoriali della disponibilità di biomassa sono essenziali per stimare lo sviluppo locale delle filiere bioenergetiche e richiedono un’analisi integrata che consideri sostenibilità del prelievo, logistica, presenza di FER non programmabili e fabbisogni di idrogeno verde, necessario in numerosi processi bioenergetici avanzati (es. biocarburanti drop-in e combustibili per generatori ad alte prestazioni). L’integrazione tra biomasse e idrogeno verde può offrire nuove opportunità di sinergia energetica territoriale. Il WP prevede l’aggiornamento e il potenziamento del portale WebGIS ENEA “Atlante delle Biomasse”, per fornire un’analisi del potenziale bioenergetico conforme alle direttive europee 2018/2001 e 2023/2413 e supportare nuovi modelli di business basati sulla valorizzazione completa dei cascami nel nuovo scenario energetico nazionale ed europeo. Le attività includono: analisi delle biomasse residuali (LA4.1), mappatura dei terreni pesantemente degradati (LA4.2), definizione di funzioni di calcolo dei potenziali di produzione di biocombustibili avanzati (LA4.3), integrazione di dati su biomasse e FER (LA4.4), upgrade dell’Atlante (LA4.5) e valutazione tecnico-economica-ambientale di casi studio locali (LA4.6). Obiettivo finale è creare un sistema di supporto decisionale user-friendly per aiutare tutti gli stakeholder a valutare e sfruttare il potenziale bioenergetico nazionale.

Il WP5 sviluppa valutazioni tecnico-economiche e ambientali delle soluzioni “off-board hybrid” alimentate da biocombustibili liquidi per la generazione distribuita di elettricità destinata alla ricarica dei veicoli elettrici. L’obiettivo è definire valori soglia di prestazioni, costi ed emissioni che rendano queste tecnologie competitive rispetto alle alternative attuali, contribuendo alla gestione efficiente della crescente domanda legata alla mobilità elettrica. Il WP affronta il tema in un’ottica sistemica, considerando la variabilità territoriale, i vincoli infrastrutturali, l’integrazione con altre FER e gli scenari di penetrazione dei veicoli elettrici. Le attività includono la creazione di un database dei parametri chiave della mobilità elettrica off-board hybrid, lo sviluppo di un modello matematico comparativo tra diversi scenari e la predisposizione di casi studio reali in contesti extra-urbani, come stazioni di servizio autostradali o aree rurali. Le configurazioni analizzate permettono di esplorare differenti profili di domanda, disponibilità di FER e convenienza dell’infrastruttura di rete, identificando quando l’adozione di sistemi di generazione locale a biocombustibili risulta vantaggiosa. L’approccio di valutazione adotta la metodologia Well-to-Wheel, consentendo un confronto diretto dell’impatto emissivo ed energetico tra opzioni tecnologiche. L’analisi di sensitività e scenario permette di individuare condizioni operative ottimali, soglie minime di competitività e potenziali barriere. I casi studio finali validano lo strumento analitico e supportano la creazione di un sistema decisionale utile a enti pubblici, operatori energetici e stakeholder della mobilità sostenibile.

Il WP6 è dedicato al coordinamento, alla gestione e alla disseminazione dei risultati del progetto Bioenergia, garantendo il regolare avanzamento delle attività e la coerenza con gli obiettivi tecnico-scientifici. Include il raccordo continuo con RSE e con i co-beneficiari, valorizzando competenze e infrastrutture disponibili. Il WP prevede azioni di pianificazione, monitoraggio del progresso, organizzazione delle riunioni, supervisione dei deliverable, gestione delle interazioni tra i WP e supporto alla risoluzione di criticità. Una parte centrale del WP6 riguarda la comunicazione scientifica e istituzionale: vengono attivati strumenti di comunicazione interna (riunioni fisiche e online, verbali, mailing list, scambio di materiali e dati) ed esterna (newsletter semestrale, possibile canale social, database stakeholder aggiornato durante tutto il progetto) comprese scuole di alta formazione. WP6 garantisce inoltre la partecipazione italiana al network internazionale IEA Bioenergy, contribuendo ai comitati tecnici e favorendo sinergie strategiche. Nel secondo periodo progettuale, la disseminazione assume un ruolo rafforzato: il WP6 coordina la pubblicazione di risultati su riviste scientifiche open access e la partecipazione a conferenze internazionali di rilievo, come la European Biomass Conference and Exhibition. Il WP include anche attività di alta formazione, con l’organizzazione di workshop e scuole su bioenergie, bioraffinerie e integrazione con altre FER, rivolte a stakeholder quali operatori della filiera, produttori, utilizzatori di biocombustibili e decisori politici. Complessivamente, il WP6 massimizza l’impatto del progetto assicurando visibilità, interazione tra partner e trasferimento efficace delle conoscenze sviluppate