La coltivazione della canapa a fini energetici è relativamente nuova e non sono ancora molti i casi in cui venga valorizzata per questi scopi. I risultati di alcune recenti ricerche indicano però come questa possa costituire già oggi una risorsa interessante e preziosa, se inserita in una visione di economia circolare e Life Cycle Assesment.
Alcune sperimentazioni condotte in Svezia e Polonia hanno analizzato le proprietà fisiche, chimiche ed energetiche della biomassa di canapa ricavabile dai fusti e dalle foglie, che costituiscono in media il 70-75% della materia verde prodotta. Questi vengono solitamente lasciati nel campo, costituendo un fertilizzante organico, o compattati in rotoballe e destinati alla filiera tessile, alla produzione di carta o di materiali da costruzione.
In termini di potenziale energetico è stato calcolato che da una produzione media stimata in 14,5 t annue di sostanza secca per ettaro, in un contesto climatico continentale, sia possibile ottenere circa 10,5 t di materia prima potenzialmente utilizzabile a fini energetici. In un clima mediterraneo la produttività di biomassa della canapa può arrivare attorno alle 13 t annue di sostanza secca, una quantità che rimane comunque tra il 30% e il 50% inferiore a quella di altre biomasse vegetali valorizzate ad uso energetico.
Tuttavia, il fatto che il maggiore valore aggiunto della produzione sia costituito da prodotti derivati tra cui infiorescenze, olio, oli essenziali ecc., rende interessante in un’ottica di economia circolare la valorizzazione in loco della biomassa a scopi energetici. Le proprietà di questa pianta ne fanno infatti un’eccellente materia prima per lo sviluppo di sistemi multi-output attraverso la distribuzione della biomassa in diversi componenti utili. Questa caratteristica è all’avanguardia rispetto a molte altre colture industriali, da cui di solito si estrae un solo tipo di materia prima.
Le sperimentazioni dimostrano come la biomassa di canapa abbia un elevato rendimento energetico sia per il combustibile solido che per il biogas, con livelli di produzione simili a quelli delle maggiori colture ad uso energetico comuni nell’Europa settentrionale. Per la produzione di biogas, il rendimento energetico della biomassa di canapa è risultato simile a quello del mais e della barbabietola da zucchero. La canapa può inoltre essere raffinata in pellet per aumentare la densità energetica e migliorare le caratteristiche di manipolazione. Anche in questo caso si sono registrati rendimenti energetici simili ad altre colture e addirittura superiori del 120% ai pellet prodotti con la paglia.
Nel caso della biomassa non compressa i ricercatori polacchi hanno registrato valori importanti in termini di emissioni di CO2, NOx e SO2 superiori ai limiti consentiti e non adeguati ai requisiti di progettazione delle caldaie a combustibile solido, in particolare in impianti di piccole dimensioni per uso domestico. Hanno però dimostrato come la biomassa secca di canapa possa essere facilmente manipolata in modo da ottenere diverse forme di pellets e cippato, e ridurre così le emissioni da combustione di CO2 dell’80% e quelle di NOx e SO2 del 40% e del 25% rispettivamente.
Sono stati registrati inoltre valori importanti come il contenuto di materia volatile, al 69%, il calore relativamente elevato della combustione, con un valore medio di 18,089 MJ-kg-1 paragonabile a quello del legno di quercia, e un basso contenuto di ceneri, intorno al 2,5%.
Certo in questo caso sono da tenere in conto i costi di lavorazione, in particolare della raccolta, tritatura e compressione della biomassa, che rendono opportuno valutare l’alternativa della valorizzazione per la produzione di biogas.
Dal canto loro i ricercatori svedesi hanno dimostrato però come queste problematiche non si riscontrino in impianti di dimensioni maggiori. Sempre lo stesso studio dimostra come la biomassa di canapa mostri una variazione significativa delle proprietà del combustibile (valore calorifico, calore di combustione, contenuto di ceneri) a seconda della stagione in cui avviene la raccolta.
Il periodo ottimale di raccolta della canapa per la produzione di biogas è in autunno, tra settembre e ottobre, mentre il periodo migliore per la raccolta e la produzione di combustibile solido è tra febbraio e aprile, in quanto durante l’inverno le foglie cadono e il contenuto di ceneri risulta inferiore e alcuni degli elementi indesiderati (N, S, Cl, S) vengono eliminati. Per il biogas è preferibile il periodo autunnale in quanto l’elevata degradabilità è un vantaggio per il rendimento energetico del bio-metano e l’elevato contenuto di umidità non è considerato uno svantaggio.
L’opportunità di valorizzare la biomassa di canapa ad uso energetico dipende da diversi fattori, ma i maggiori potenziali si registrano nella possibilità di poter integrare diversi segmenti di produzione in distretti di bioeconomia agricola attraverso l’aggregazione di agricoltori e agro-industrie, in un modello di organizzazione in cui parte dei consumi energetici siano coperti da auto-produzione in loco, con un contributo, si spera, sempre più significativo alla decarbonizzazione del nostro Paese.
FONTI:
1) Kraszkiewicz, A.; Kachel, M.; Parafiniuk, S.; Zając, G.; Niedziółka, I.; Sprawka, M. Assessment of the Possibility of Using Hemp Biomass (Cannabis Sativa L.) for Energy Purposes: A Case Study. Appl. Sci. 2019, 9, 4437.
(2) Prade, T.; Svensson, S.E.; Andersson, A.; Mattsson, J.E. Biomass and energy yield of industrial hemp for biogas and solid fuel. Biomass Bioenergy 2011, 35, 3040–3049.
