Le fasi di produzione del pellet

Le fasi di produzione del pellet

I pellet di legno vengono prodotti da materie prime, sottoprodotti dell'industria del legno (ad es. segherie), da residui di disboscamento e da speciali colture forestali sostenibili con un breve periodo di rotazione. Inoltre esiste la possibilità di produrre agropellet che provengono da residui agricoli (es. paglia) o da potature di colture. Gli agropellet sono svantaggiati rispetto ai pellet di legno soprattutto a causa del loro contenuto di ceneri notevolmente più elevato.

Esistono 7 diverse fasi nel processo di produzione del pellet di biomassa:

1) Stoccaggio delle materie prime

2) Pulizia delle materie prime dalle impurità Pretrattamento

3) Essiccazione della biomassa Biomassa

4) Macinazione-triturazione della biomassa

5) Pellettizzazione

6) Raffreddamento e vagliatura della produzione di pellet

7) Stoccaggio del pellet. Pellet

1) Stoccaggio delle materie prime

Un buon sistema di stoccaggio della materia prima è necessario per mantenere la biomassa libera da impurità e proteggerla dalla pioggia, che può aumentarne il contenuto di umidità a tal punto da rendere inutile essiccarla (e quindi utilizzarla nel processo produttivo) . L'alimentazione automatizzata della materia prima dallo stoccaggio all'area di produzione (ad esempio tramite nastro trasportatore o coclea) è spesso preferita per ridurre i costi di manodopera.

2) Purificazione delle materie prime dalle impurità

Questa fase è fondamentale soprattutto nei casi in cui viene utilizzato come materia prima legno riciclato o grezzo (es. pallet). Molte unità utilizzano meccanismi per separare il legno dagli aggregati, come le pietre, o separatori magnetici per catturare oggetti metallici, come chiodi e tasselli. La presenza anche della più piccola quantità di tali impurità nel prodotto finale è inaccettabile, mentre allo stesso tempo possono causare gravi danni alle apparecchiature del processo produttivo, ad es. nel mulino a martelli e pressare.

3) Essiccazione della biomassa

La maggior parte dei materiali utilizzati per la produzione del pellet necessitano di essiccazione per ottenere un prodotto di qualità soddisfacente. Solo pochi materiali raccolti a secco, come la paglia, possono bypassare questa fase del processo di produzione. È essenziale essiccare la biomassa a un livello compreso tra 10 e 15%. Gli essiccatori a biomassa utilizzati sono per lo più essiccatori a tamburo, sebbene vi siano diversi riferimenti anche ad essiccatori a nastro. Il combustibile utilizzato per essiccare la biomassa è il gas naturale o parte della biomassa stessa, essendo la seconda opzione preferita per ragioni ambientali, tecniche ed economiche. Si noti che la fase specifica è quella ad alta intensità energetica del processo produttivo, mentre contribuisce nella misura massima ai costi operativi dell'unità. Di conseguenza, la maggior parte degli sforzi di ricerca e delle innovazioni nella produzione di pellet si concentrano sul processo di essiccazione riuscita della materia prima.

4) Triturazione-macinazione della biomassa

Prima di introdurla nella pressa pellettizzatrice è necessario che la biomassa abbia acquisito l'opportuna omogeneità e granulometria. Queste caratteristiche sono raggiunte mediante l'utilizzo di diverse tipologie di macchine per il taglio e la macinazione della materia prima, come i mulini a martelli. La dimensione della biomassa tritata da alimentare alla pressa non è casuale: le particelle non devono essere abbastanza grandi da poter passare attraverso i fori della matrice della pressa. D'altro canto, però, se il materiale è molto fine, si ha una minore efficienza di conversione della biomassa in pellet, in quanto è più difficile aggregare le particelle.

Dopo che dalla biomassa sono state ottenute le proprietà necessarie in termini di purezza, umidità e dimensioni, questa viene introdotta nell'attrezzatura di base per la formazione e la produzione del pellet: la pressa per pellet.

5) Pellettizzazione

Il pellet viene prodotto pressando la biomassa granulata in un'apposita pressa attraverso i fori di uno stampo in acciaio inox di cui è dotata e che conferisce al pellet la caratteristica forma cilindrica. La capacità di ciascuna pressa per pellet varia da poche decine di chilogrammi a poche decine di tonnellate all'ora. Di conseguenza vi è una grande variazione nella prestazione dei diversi tipi di pressa.

L'applicazione di alte pressioni alla biomassa pellettizzata in entrata costringe il materiale a muoversi attraverso i fori della trafila circolare, dove il diametro dei fori specifici determina in ultima analisi il diametro dei pellet prodotti. All'aumentare della pressione applicata aumenta l'attrito tra i granuli della biomassa con diretta conseguenza dell'aumento della sua temperatura. La temperatura elevata ammorbidisce la lignina (uno dei tre principali gruppi di composti della biomassa insieme alla cellulosa e alle emicellulose) che agisce come un adesivo tra le particelle di biomassa. L'impostazione della temperatura adeguata a tale scopo si ottiene attraverso un'adeguata progettazione dello stampo, che dovrebbe creare il livello di resistenza richiesto al flusso di particelle di biomassa per sviluppare le pressioni desiderate, e quindi le temperature. Se i fori dello stampo sono più grandi di quanto dovrebbero essere, il materiale fuoriesce facilmente attraverso di essi e non si sviluppano temperature-pressione sufficienti per produrre un prodotto solido senza trucioli. L'esistenza, ovviamente, di piccolissimi fori negli stampi implica un forte aumento della temperatura, la pirolisi parziale (combustione incompleta) di alcune particelle e la produzione di una qualità degradata del prodotto finale.

La fase di pellettizzazione è l'unica fase del processo di produzione del pellet in cui possono essere utilizzati composti aggiuntivi. Più specificamente, per rafforzare la coesione dei pellet, a volte viene aggiunto un adesivo naturale, come l'amido. L'utilizzo o meno di additivi naturali dipende fondamentalmente dalla composizione qualitativa della materia prima, cioè dal rapporto tra lignina e cellulosa, emicellulose e ceneri del materiale. La quantità massima consentita di additivi nel prodotto finale è determinata in base a standard di qualità internazionali.

Con una corretta progettazione dello stampo della pressa e un attento controllo dell'intero processo, i pellet lasciano la pressa con un'umidità inferiore a 10%, una densità superiore a 600 kg/m³ e un potere calorifico superiore a 4,7 kWh/kg.

6) Raffreddamento e vagliatura del pellet

Il pellet in uscita dalla pressa è troppo morbido e caldo (70-90 °C) per essere stoccato e confezionato così com'è. Successivamente vengono lasciati raffreddare all'aria attraverso un nastro trasportatore per stabilizzare la lignina come adesivo per le fibre di cellulosa. Dopo il raffreddamento e l'ottenimento della durezza desiderata, i pellet vengono fatti passare attraverso setacci industriali da dove vengono separati da polvere e detriti. Si noti che la presenza di detriti nel prodotto finale potrebbe renderlo fuori specifica e renderne difficile l'assorbimento da parte del mercato. I trucioli separati vengono riciclati per ridurre al minimo la perdita di biomassa e aumentare l'efficienza complessiva del processo.

7) Stoccaggio del pellet.

Poiché il pellet è un combustibile di alta qualità, le condizioni di stoccaggio sono necessarie per garantire la preservazione della sua qualità. Conservarlo in sacchi standardizzati di peso costante dove sono protetti dalle impurità ambientali e dall'umidità è una pratica comune, soprattutto quando i principali consumatori sono piccoli utenti domestici. In caso di stoccaggio sfuso, è sempre consigliabile riporli in un contenitore o in un silo, anche per proteggerli dall'umidità e dalle impurità.

È logico concludere che tutte le singole fasi sopra indicate per la produzione dei pellet devono consumare una notevole energia elettrica. Tuttavia, la loro dimensione ambientale non può essere trascurata: si stima che il fabbisogno energetico per la produzione dei pellet corrisponda a meno di 22% del loro contenuto energetico, lasciando i pellet con segno energetico positivo.

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