Le attività dell’ENEA nel settore rispondono all’esigenza di supportare l’industria nazionale nel fornire risposte adeguate alla necessità di innovazione tecnologica e di sistema nel campo della produzione di elettricità e calore in impianti di piccola-media taglia (filiere agroenergetiche locali) e, in prospettiva, dei biocarburanti avanzati. Queste attività sono condotte presso i Centri di Ricerca ENEA di Trisaia e Casaccia. Relativamente alla prima tematica, le iniziative attualmente in corso riguardano l’uso ottimale delle risorse di biomassa e lo sviluppo, dimostrazione e qualificazione di processi, tecnologie e componenti innovativi per la produzione combinata di elettricità, calore e/o biocombustibili a livello locale.

Nello specifico, tali iniziative hanno per oggetto:

• la produzione di biogas, da destinare alla generazione elettrica o all’immissione in rete come biocombustibile gassoso (biometano), da codigestione di FORSU (Frazione Organica del Rifiuto Solido Urbano), rifiuti agricoli e/o e colture energetiche ricche di zuccheri;
• la valorizzazione energetica del digestato, in alternativa alla più tradizionale utilizzazione come ammendante in agricoltura, mediante essiccazione e pirogassificazione, anche previa miscelazione con biomasse lignocellulosiche;
• lo sviluppo e la dimostrazione di nuove tecnologie per la conversione in biometano della CO2 contenuta nel biogas, mediante processi termochimici e/o biologici di riduzione con idrogeno prodotto da elettricità rinnovabile, con un significativo miglioramento delle rese finali di conversione energetica e del bilancio dei gas serra dei processi di digestione anaerobica.

Per quel che riguarda più in particolare le attività di ricerca e sviluppo tecnologico sulla produzione di biocarburanti avanzati, sono oggetto di interesse sia i possibili processi di conversione termochimici e biochimici di materiali lignocellulosici quali, rispettivamente, la gassificazione della biomassa in idrogeno e monossido di carbonio (syngas) e la fermentazione dei carboidrati dall’idrolisi di cellulosa ed emicellulose ad etanolo, sia la produzione di idrogeno per via fermentativa da biomasse umide e di biocombustibili e biocarburanti liquidi e gassosi da glicerolo e colture di microalghe.

Le attività relative allo sviluppo e alla dimostrazione dei processi di conversione delle biomasse lignocellulosiche in vettori energetici gassosi o liquidi sono svolte presso il Centro Ricerche della Trisaia (MT), dove sono stati costruiti diversi impianti pilota che vengono utilizzati nell’ambito di progetti di ricerca o di supporto all’industria del settore. Nel dettaglio, vengono condotte attività di ricerca sui seguenti argomenti:

• sperimentazione di filiere innovative per la produzione di etanolo da biomasse agroforestali e colture da biomassa legnose ed erbacee poliennali;
• pretrattamento delle biomasse mediante vapore d’acqua saturo a moderata temperatura (circa 200 °C) per separare le sue componenti principali (cellulosa, emicellulosa, lignina) come primo stadio per la valorizzazione ottimale in prodotti energetici o chimici, per l’industria alimentare e dei materiali;
• sviluppo di processi di seconda generazione per la produzione di etanolo da utilizzare come biocarburante avanzato nei trasporti, basati su pretrattamenti ad alta efficienza e compatibilità ambientale, idrolisi enzimatica, fermentazione, separazione e recupero dell’alcol;
• gassificazione della biomassa mediante diverse tipologie di reattori e agenti gassificanti, con sperimentazione di impianti pilota (gassificatori) a letto fisso, bollente o ricircolante fino a 1 MW di potenza termica;
• studi e analisi di fattibilità tecnico-economica di processi per la sintesi di idrocarburi liquidi analoghi al gasolio mediante conversione catalitica del syngas ottenuto nelle diverse configurazioni impiantistiche disponibili.

Le attività di ricerca e sviluppo tecnologico relative alla produzione di idrogeno da processi avanzati di digestione anaerobica, come pure quella sulla produzione di biocombustibili e “building blocks” per la chimica verde da colture di microalghe e altri microrganismi fotosintetici sono condotte presso il Laboratorio Biomasse e Biotecnologie per l’Energia del Centro Ricerche Casaccia e comprendono attività di studio, progettazione, realizzazione e gestione sperimentale di sistemi e impianti pilota, nella prospettiva della realizzazione di colture massive su larga scala, con particolare attenzione alla valorizzazione energetica e non di tutti i possibili prodotti e sottoprodotti.

Le attività di ricerca nel settore delle biotecnologie applicate alla Bioraffineria e Chimica Verde sono svolte dal gruppo di scienze omiche del Centro di Ricerca della Trisaia. Tali attività sono focalizzate sulla valorizzazione delle risorse vegetali e microbiche per la produzione di bioenergia, bioprodotti e biocatalizzatori, mediante approcci di genomica, proteomica e metabolomica.