La bioenergia è una delle soluzioni più promettenti per la produzione di energia sostenibile, ma l’efficienza di un impianto dipende dalla gestione di un parametro spesso trascurato: l’umidità della biomassa.
Livelli troppo elevati riducono l’energia disponibile per la combustione, compromettono la resa complessiva, aumentano il rischio di auto-riscaldamento e favoriscono la proliferazione microbica. Una biomassa troppo secca, invece, può bruciare in modo irregolare, generare residui incompleti e accelerare l’usura degli impianti (Li et al., Chemical looping gasification of high-moisture content biomass, ScienceDirect, 2024).
Anche le proprietà meccaniche – scorrevolezza e compattazione – sono influenzate dall’umidità, con effetti diretti sulla movimentazione e sull’alimentazione dei reattori.
Conoscere in tempo reale l’umidità significa prevenire inefficienze, garantire uniformità dei lotti e ridurre rischi operativi, trasformando un dato tecnico in leva di controllo della produzione.
I sensori NIR (Near Infrared) offrono oggi la tecnologia ideale per monitorare questi parametri in continuo, con misure precise, rapide e facilmente integrabili nei sistemi di automazione. Per sfruttarne appieno le potenzialità, però, è fondamentale individuare correttamente i punti critici di misura, adattandoli alle caratteristiche dei materiali e alla dinamica dei processi.
Biomassa e prodotti legnosi: trucioli, segatura e cippato
Trucioli, segatura e cippato sono combustibili rinnovabili largamente utilizzati negli impianti industriali. La loro efficacia dipende fortemente dall’umidità: valori elevati riducono la resa energetica, aumentano i consumi e favoriscono la formazione di incrostazioni nelle caldaie.
Il monitoraggio continuo tramite spettroscopia NIR permette di rilevare in tempo reale le variazioni di umidità e qualità del materiale. Grazie a questi dati, è possibile ottimizzare la miscelazione nei silo, regolare la velocità dei nastri di alimentazione e migliorare la combustione, riducendo sprechi e problemi operativi.
Punti di misura consigliati:
- Ingresso silo/magazzino
Il primo punto critico è l’ingresso del silo o del magazzino. Qui il materiale in arrivo può mostrare notevoli differenze tra lotti. Rilevare l’umidità in questa fase permette di decidere se avviare il materiale direttamente alla linea di alimentazione, se sottoporlo a essiccazione o se miscelarlo con biomassa più secca. Questo approccio stabilizza la qualità del combustibile, previene incrostazioni nelle caldaie e riduce sprechi energetici. - Nastro trasportatore principale
Una volta avviato al processo, il materiale scorre sul nastro trasportatore principale. Qui, il monitoraggio NIR fornisce un flusso costante di dati aggiornati sull’umidità e sulla qualità del combustibile. Le informazioni raccolte consentono di regolare velocità e portata del nastro in tempo reale, garantendo un’alimentazione coerente alla caldaia e riducendo il rischio di combustione irregolare. Questo punto di misura è fondamentale per trasformare il controllo qualità in azione immediata. - Ingresso caldaia/tramoggia
Prima della combustione vera e propria, il sensore collocato nella tramoggia consente di verificare la qualità finale del combustibile. Anche piccole variazioni di umidità possono influenzare la resa energetica, generare residui o danneggiare l’impianto. La misura in questo punto permette di ottimizzare la combustione, proteggere le caldaie dall’usura prematura e garantire emissioni sotto controllo. - Flussi di ricircolo
Nei materiali ricircolati o scartati, il monitoraggio NIR aiuta a valutare la qualità del materiale da reintrodurre nella miscela. Questo migliora la stabilità complessiva del processo e riduce le perdite energetiche, assicurando che anche i flussi di ricircolo contribuiscano efficacemente alla combustione.
Pellet
I pellet legnosi rappresentano una forma di biomassa ad alta densità energetica, ampiamente utilizzata sia in ambito domestico che industriale. La loro produzione richiede un controllo rigoroso della qualità, in particolare sul contenuto di umidità, che influisce direttamente sulla compattezza, sulla resa energetica e sulla conservazione del prodotto.
Un’umidità eccessiva compromette la compattezza del pellet, riducendone stabilità e potere calorifico, mentre valori troppo bassi aumentano la polverosità, con effetti negativi su trasporto, stoccaggio e sicurezza degli operatori. Mantenere il giusto equilibrio è quindi essenziale per garantire un combustibile affidabile e conforme agli standard.
Il monitoraggio continuo tramite spettroscopia NIR permette di rilevare in tempo reale qualsiasi variazione di umidità, consentendo interventi immediati sui parametri di produzione e riducendo scarti, rilavorazioni e costi operativi.
Punti di misura consigliati:
- Uscita pressatore
Il primo punto di misura è l’uscita del pressatore. Qui il sensore NIR verifica la conformità del pellet agli standard produttivi. In caso di valori fuori target, l’operatore può intervenire immediatamente sui parametri di pressatura, evitando che lotti non conformi avanzino verso lo stoccaggio, evitando scarti o rilavorazioni e mantenendo la qualità del prodotto. - Nastri di stoccaggio
Durante il trasferimento e l’accumulo nei magazzini, il pellet può subire variazioni dovute a umidità ambientale, condensazioni o sbalzi di temperatura. Posizionare un sensore NIR sui nastri di stoccaggio consente di mantenere costante la qualità del prodotto fino al momento dell’imballaggio o della consegna, assicurando uniformità, compattezza e sicurezza durante tutte le fasi del processo.
Mosto esausto
Il mosto esausto, sottoprodotto dell’industria birraria, rappresenta una risorsa preziosa per il recupero energetico o per la produzione di miscele con altre biomasse. La sua gestione, tuttavia, richiede particolare attenzione: l’elevato contenuto di acqua e la naturale variabilità del materiale possono influire significativamente sulla stabilità, sulla sicurezza igienico-sanitaria e sull’efficienza dei processi produttivi.
Un’umidità eccessiva rende l’essiccazione più complessa e costosa e aumenta il rischio di fermentazioni indesiderate durante lo stoccaggio. D’altro canto, una gestione non uniforme del materiale può compromettere la qualità delle miscele con altre biomasse, con effetti negativi sulla resa e sulla coerenza del prodotto finale. Garantire il corretto equilibrio di umidità e uniformità è quindi essenziale per mantenere un processo affidabile e produttivamente efficiente.
Il monitoraggio in linea tramite spettroscopia NIR offre ai responsabili qualità e produzione uno strumento di controllo immediato e continuo. Grazie a dati precisi e aggiornati in tempo reale, è possibile ottimizzare l’essiccazione, ridurre i rischi operativi, minimizzare gli scarti e garantire una gestione sicura e stabile del materiale. L’integrazione di sensori NIR consente decisioni operative rapide e informate, migliorando la continuità e l’affidabilità dell’intero processo.
Punti di misura consigliati:
-
Tramoggia di alimentazione dell’essiccatore
La tramoggia rappresenta il primo punto critico per il controllo qualità del mosto esausto. Un sensore NIR in questa posizione permette di rilevare immediatamente eventuali deviazioni dai valori ottimali di umidità. In caso di scostamenti, è possibile intervenire regolando i parametri dell’essiccatore o indirizzando il lotto a un pretrattamento, prevenendo inefficienze a valle e assicurando uniformità e stabilità nella fase di essiccazione. -
Nastro di trasporto verso l’essiccatore
Durante il trasferimento, il materiale può subire variazioni dovute a stratificazione o evaporazione superficiale. Il monitoraggio in tempo reale conferma la qualità rilevata alla tramoggia e consente interventi tempestivi, assicurando che l’essiccatore riceva materiale con caratteristiche uniformi e controllate, riducendo rischi di deviazioni e garantendo continuità produttiva.
Vinacce
Le vinacce, residui della lavorazione dell’uva, vengono spesso miscelate con altre biomasse per la produzione di combustibile solido. La loro gestione richiede particolare attenzione: l’umidità variabile può compromettere la stabilità della miscela e l’efficienza della combustione, rendendo difficile rispettare i parametri di processo.
Il monitoraggio continuo tramite spettroscopia NIR consente di ottenere miscele uniformi, ottimizzare la combustione e garantire conformità a normative ambientali e di sicurezza. I responsabili qualità possono così intervenire tempestivamente su eventuali deviazioni, riducendo scarti e sprechi energetici.
Punti di misura consigliati:
-
Nastri di miscelazione
Durante la preparazione della miscela, le vinacce possono presentare composizione eterogenea e umidità variabile. Un sensore NIR sui nastri permette di monitorare costantemente questi parametri, consentendo regolazioni immediate della miscelazione e garantendo un materiale uniforme prima della combustione. -
Ingresso del sistema di combustione
Prima che la miscela venga immessa nella caldaia o nel forno, un punto di misura NIR verifica la qualità finale del combustibile. Questo controllo assicura la stabilità della miscela, ottimizza la combustione e riduce sprechi energetici, prevenendo problemi di emissioni e garantendo continuità del processo.
Fanghi di depurazione
I fanghi di depurazione contengono elevate quantità d’acqua e vengono spesso trattati come combustibile dopo essiccazione. L’umidità elevata comporta maggiori consumi energetici per l’essiccazione e rende la gestione del materiale più complessa, con potenziali rischi igienico-sanitari.
L’integrazione di sensori NIR consente di ottimizzare l’essiccazione, recuperare energia in modo più efficiente e garantire sicurezza operativa nella gestione dei fanghi, supportando decisioni rapide e informate per la continuità produttiva.
Punti di misura consigliati:
- Ingresso essiccatoi
Un sensore NIR all’ingresso dell’essiccatore permette di misurare immediatamente l’umidità dei fanghi. In caso di valori elevati, è possibile regolare i parametri del processo, prevenendo consumi eccessivi e garantendo una gestione più sicura e controllata. - Nastri di trasporto dei fanghi
Durante il trasferimento verso l’essiccatore, i fanghi possono subire variazioni di umidità o stratificazione. Il monitoraggio continuo sui nastri assicura che il materiale arrivi uniforme e pronto per l’essiccazione, riducendo scarti e inefficienze operative.
Combustibile solido recuperato (SRF)
Il SRF, costituito da rifiuti selezionati trattati come combustibile solido, presenta caratteristiche variabili, soprattutto in termini di umidità. Umidità non controllata può causare instabilità nella combustione, aumentare l’usura delle caldaie e compromettere sicurezza e durata degli impianti.
Il monitoraggio continuo NIR permette di ottenere combustione uniforme, ridurre consumi e prolungare la vita utile degli impianti, supportando responsabili qualità e produzione nel mantenimento di processi affidabili e sicuri.
Punti di misura consigliati:
- Nastri di trasporto
I sensori NIR posizionati sui nastri consentono un monitoraggio in tempo reale dell’umidità e della composizione, rilevando immediatamente eventuali lotti fuori standard e permettendo interventi correttivi tempestivi. - Silos di stoccaggio
Prima della combustione, i silos rappresentano un punto strategico per controllare l’omogeneità del materiale. Il monitoraggio NIR garantisce combustibile uniforme e stabile, riducendo rischi di combustione irregolare e usura prematura degli impianti.
Altri materiali critici
Materiali eterogenei come bagassa, hog fuel, paglia, pellet da rifiuti e RDF vengono impiegati come combustibili alternativi. Umidità non uniforme o composizione variabile può causare instabilità della combustione e ridurre l’efficienza energetica.
Il monitoraggio NIR consente di ottenere miscele stabili, ottimizzare la combustione e ridurre le emissioni, garantendo maggiore efficienza e sicurezza del processo.
Punti di misura consigliati:
- Nastri di trasporto
Durante la movimentazione dei materiali eterogenei, l’umidità può variare e compromettere la stabilità e la combustione. Il monitoraggio continuo sui nastri consente di rilevare deviazioni in tempo reale, permettendo interventi correttivi immediati. - Punti di miscelazione
Verificare la qualità della miscela prima della combustione assicura stabilità e prestazioni uniformi, riducendo rischi operativi e migliorando l’efficienza complessiva del processo.
Vantaggi della tecnologia NIR
I sensori NIR offrono misure continue, non invasive e facilmente integrabili nei sistemi di automazione industriale. I dati raccolti consentono interventi immediati, ottimizzano i consumi energetici, garantiscono tracciabilità e conformità agli standard di qualità, trasformando informazioni tecniche in strumenti decisionali concreti per responsabili qualità e produzione.
Conclusioni
Il controllo dell’umidità non è un requisito accessorio: è centrale per l’efficienza, la qualità e la sicurezza degli impianti bioenergetici. La scelta strategica dei punti di misura, supportata da conoscenza approfondita dei materiali e dei processi, consente vantaggi concreti: riduzione dei consumi, uniformità del combustibile, prevenzione di inefficienze e miglioramento complessivo della produzione. Sensori NIR ben posizionati trasformano i dati in valore operativo, differenziando chi gestisce i processi con competenza e approccio proattivo.
Per approfondimenti tecnici, demo operative o casi studio applicativi, contatta Fioproin e valuta l’integrazione dei sensori NIR nella tua filiera bioenergetica.