L’accoppiamento diretto tra combustore e turbina a gas è finora possibile solamente con l’impiego di combustibili “puliti” quali metano o superiori. Tale condizione deriva dal rischio di erosione e corrosione della turbina in caso di utilizzo di combustibili di minore grado di raffinazione (“low grade”) quali le biomasse a causa di agenti contenuti nei gas di combustione sia in termini chimici (acidi) come anche solidi.

L’innovatività del progetto BIOGEN consiste nel superare l’ostacolo del combustibile “sporco” come sopra indicato per realizzare impianti termo-elettrici operanti con turbine a gas utilizzando appunto combustibili “low grade” ed in particolare biomasse e simili.

Tale innovatività è resa possibile dall’adozione di schemi e di moduli funzionali ad-hoc (esposti in “Premessa” ed al Capitolo “1.2 Obiettivi Funzionali”), la cui funzionalità è mirata al superamento dei fattori critici fin qui indicati e l’utilità dei quali viene evidenziata qui di seguito:

3b.1   Schema del turbo-generatore:

Lo schema del turbo-generatore del progetto BIOGEN prevede l’interposizione della turbina a gas tra il sistema di combustione Fireboost® (reattore + accessori) ed il generatore elettrico.
A monte del reattore Fireboost® è previsto un sistema pneumatico in grado di generare importanti flussi d’aria in pressione.
Il flusso d’aria verrà pre-riscaldato tramite recupero di calore residuo e verrà utilizzato per i seguenti scopi principali:

  • Provvedere all’iniezione di combustibile nel reattore;
  • Fornire aria primaria al processo di combustione;
  • Azionare i sistemi di purificazione meccanica a ciclone dei gas di combustione;
  • Fornire alla turbina le quantità di gas caldi necessarie all’esercizio.

3b.2   Il modulo BIOFUEL

La descrizione del modulo BIOFUEL è contenuta al Capitolo “
1.2 Obiettivi Funzionali”, Paragrafo “II Biofuel” della presente relazione.

Il reattore Fireboost® consente combustione superveloce con tempo di residenza nella zona di auto-accensione (“hot zone”) di pochi millisec (tcombustione transonica); tale capacità è garantita con tutti i tipi di combustibile, in particolare i combustibili solidi devono essere secchi e micronizzati.

Anche le biomasse e simili, polverizzate in particelle l500 lm e con umidità residua {14%, sono soggette a combustione superveloce e pressoché completa, consentendo pertanto al Fireboost® tempi di alimentazione estremamente brevi e, di conseguenza, combustione di maggiore quantità di biomasse.
La micronizzazione delle biomasse rende inoltre possibile i loro trasporto ed iniezione nel reattore Fireboost® senza impiego di ulteriori sistemi che, ovviamente, aumenterebbero l’auto-consumo di energia dell’impianto complessivo.

3b.3   Il modulo NANOFIL

I residui della combustione di biomasse con il reattore Fireboost® sono nell’ordine Ÿ1% rispetto alla quantità di combustibile solido immesso nel processo, e risultano pertanto facilmente smaltibili.
Altre sostanze combustibili solide (es: fanghi da acque di depurazione) possono causare residui più importanti lal 30% a seguito dell’alto contenuto di composti non combustibili quali i silicati ed altri minerali.

Il progetto BIOGEN prevede l’adozione di filtri elettro-magnetici e di un ciclone per l’estrazione/la separazione di particelle dai gas combusti, che mettrebbero a rischio l’esercizio di una turbina a gas, prima del loro convogliamento nella turbina stessa (vedi Capitolo “1.2 Obiettivi Funzionali”, Paragrafo “IIIa”).

3b.4   Reattore Fireboost®

Per la descrizione del reattore Fireboost® si rimanda alla “Premessa” introduttiva alla presente relazione nonché alla documentazione allegata per maggiore dettaglio.

Determinante per il raggiungimento dell’obiettivo di BIOGEN è la capacità di Fireboost® ad operare a temperature T comprese nella  banda 1000°C ŸT Ÿ1500°C.
Viene così garantita l’ossidazione completa di ogni sostanza combustibile in tempi estremamente brevi (nell’ordine di pochi millisecondi) ed emissioni trascurabili.


L’alta temperatura implica alcuni importanti vantaggi:
  • Completezza del processo di ossidazione e quindi dello sfruttamento del potere calorifico (LCV) del combustibile utilizzato;
  • Assenza di importanti emissioni causate da combustione incompleta quali il monossido di carbonio (CO) ed il particolato organico;
  • Disgregazione molecolare fino alla distruzione chimica totale di fenolo-benzeni e acetilene, impedendo la riformazione di precursori di diossine, e mineralizzazione della sostanza organica;
  • Temperature elevate dei gas di combustione e, di conseguenza, maggiore rendimento entalpico degli stessi in fase di espansione e raffreddamento in turbina, con conseguente incremento del rendimento elettrico.

Le temperature di esercizio attuali fino a 1500°C, e quelle superiori previste fino a 1700°C, richiedono che per la costruzione del Fireboost® vengano impiegate leghe metalliche avanzate e che le stesse vengano sottoposte a trattamento specifico, tale da tollerare l’elevata temperatura di processo. Questo ha comportato lo sviluppo di procedure particolari per la composizione ed il trattamento delle leghe e per la loro lavorazione.