Riccardo Chirone dirige il nuovo istituto STEMS del CNR. Operativo dal primo ottobre 2020, STEMS fa ricerca nell’ambito delle Scienze e tecnologie per l’energia e la mobilità Sostenibili STEMS. Con sedi a Napoli, Ferrara e Torino, STEMS vede impegnati più di cento ricercatori. Con Chirone, parliamo delle principali linee di ricerca sul fronte delle bioenergie.

Quali sono le principali linee di ricerca del vostro istituto attive sul tema delle bioenergie?

Le attività di ricerca di STEMS nel settore delle bioenergie riguardano lo studio e la messa a punto di sistemi integrati di mobilità sostenibile e di sistemi di produzione di energie rinnovabili a bassa intensità carbonica. Ad esempio, tecnologie Power-to-Gas (PTG) per produrre combustibili rinnovabili da energie in eccesso, tecnologie termochimiche e biotecnologiche per produrre biocombustibili da biomassa residuale, tecnologie Carbon Capture Use and Storage (CCUS) per la cattura e l’utilizzo della CO2.

Sempre con riferimento alle bioenergie le principali linee di ricerca riguardano l’ottimizzazione e l’integrazione delle tecnologie termochimiche e biotecnologiche per la valorizzazione di biomasse residuali e della frazione organica dei rifiuti solidi urbani. Di grande prospettiva sono le bioraffinerie per la produzione di biocarburanti e i biodigestori anaerobici per la produzione di biometano. Significative sono anche le attività relative allo sviluppo di processi di seconda generazione per la produzione di etanolo da utilizzare nei trasporti.

STEMS ha attività di ricerca attive nel campo del trasporto alimentato con bio-fuels, così come nella generazione e cogenerazione termoelettrica da rifiuti e biomassa residuale con importanti progetti finanziati dalla comunità Europea (Horizon2020), bandi competitivi Nazionali (PON Ricerca 2014-2020). Sono inoltre in fase di valutazione progetti sul tema della cattura ed utilizzazione della CO2.

Ci tengo a precisare che sempre di più le nostre attività sono accompagnate da valutazioni basate sul ciclo di vita degli impatti ambientali generati dai processi messi a punto. L’analisi degli impatti ambientali consente di ottimizzare i processi già in fase di progettazione (ecodesign), di mettere a punto sistemi di miglioramento continuo e di creare banche dati per la realizzazione di sistemi di supporto alle decisioni da rendere disponibili ai decisori pubblici e privati.

Avete, su questo tema, progetti della ricerca di sistema?

Con riferimento ai progetti della ricerca di sistema, le attività di STEMS sul tema delle bioenergie hanno riguardato la messa a punto di microgeneratori ad alta efficienza e basse emissioni per la produzione distribuita di energia elettrica alimentati con biocombustibili e la messa a punto di tecnologie di gassificazione di biomasse per la produzione di syngas di qualità adatto ad essere utilizzato nei motori endotermici.

Avete ottenuto dei risultati importanti in termini di rendimento ed efficienza di conversione? Che tipo di obiettivi vi siete posti?

L’attività di ricerca ha permesso di mettere a punto tecnologie in grado di garantire una elevata flessibilità ed una elevata efficienza di conversione di biocombustibili sia nel settore dei trasporti che in quello dei sistemi di produzione di energia di piccola taglia adatte ad un utilizzo in ambito residenziale e in piccole imprese.

Un esempio è un sistema di cogenerazione che utilizza biocombustibili ottenuti da residui agricoli o da alghe ottimizzato per garantire elevata efficienza di conversione e la riduzione delle emissioni climalteranti in atmosfera.  Un altro esempio è lo sviluppo di un micro-cogeneratore ibrido in grado di integrare la combustione di biocombustibili e la radiazione solare concentrata per ridurre le emissione di inquinati al di sotto dei limiti di legge ed aumentare nel complesso l’efficienza di conversione del combustibile.

Qual è il settore in cui le bioenergie possono giocare un ruolo fondamentale? I trasporti? E per il complesso del fabbisogno energetico del nostro Paese?

Le bioenergie possono giocare sicuramente un ruolo fondamentale per il sistema energetico nazionale.

La disponibilità di materiali organici di scarto è oggi elevata e poco valorizzata. La produzione di biocarburanti e biometano da tali materiali assicura la decarbonizzazione e la rinnovabilità degli approvvigionamenti energetici, permette di usare infrastrutture esistenti ed ampiamente distribuite sul territorio, riduce la dipendenza da grandi multinazionali straniere ed aumenta la resilienza del sistema energetico nazionale, fondamentale soprattutto nei momenti di emergenza come quello che stiamo vivendo a causa della pandemia da Covid-19.

I biocarburanti sono fondamentali nel breve e medio periodo per decarbonizzare soprattutto settori di difficile elettrificazione quali il settore del trasporto aereo, navale e su strada rappresentato soprattutto dai mezzi pesanti, attraverso la progressiva sostituzione dei carburanti fossili con i biocarburanti.