S'intende per biomassa ogni sostanza organica derivante direttamente o indirettamente dalla fotosintesi clorofilliana. La biomassa vegetale è rinnovabile laddove vengano rispettati quei cicli di piantumazione e abbattimento delle piante che non depauperino la risorsa più rapidamente rispetto alla possibilità di rigenerazione, e a “CO₂ neutra” in quanto la CO₂ emessa in atmosfera durante la combustione è pari a quella che la pianta ha assorbito durante la crescita.
L’energia contenuta nelle biomasse può essere “recuperata” sia bruciando direttamente il materiale per ottenere calore, con cui riscaldare ambienti, cuocere cibi o produrre energia elettrica, sia trasformandolo in forme di combustibili più comode per l’utilizzo. La scelta tra le due strade dipende sostanzialmente dalle caratteristiche della biomassa di cui si dispone, visto che alcuni dati come il contenuto in carbonio, azoto ed umidità hanno un’influenza rilevante sulla scelta della conversione energetica. Nella tabella che segue sono associati i processi di conversione alle relative specie di biomassa.

La combustione diretta è la tecnica più antica attraverso cui estrarre l’energia dalle biomasse e si fonda sul principio della combustione, consistente nell’ossidazione del materiale in presenza di sufficienti quantità di comburente, ovvero in una reazione esotermica il cui calore prodotto può essere utilizzato per produrre energia elettrica grazie all’uso di impianti a gas o a vapore simili nel concetto alla maggior parte delle centrali elettriche per combustibile fossile. Il processo avviene a temperature che possono raggiungere anche i 1000°C secondo una successione di fasi. L’efficienza del processo di combustione varia tra il 60-90%, mentre il rendimento di conversione in energia elettrica, non arriva, in genere, al 20%. La grande variabilità è dovuta alla varietà di biomasse esistenti, nelle quali il contenuto di umidità sottrae calore per la sua evaporazione e la presenza di ceneri ed inerti riduce lo scambio termico attraverso le superfici metalliche. Per questi motivi le specie che meglio si adattano a questa tecnica sono quelle legnose in generale, le paglie di cereali, i residui di potatura e dell’industria alimentare. Tuttavia anche questi per poter essere utilizzati devono subire dei pretrattamenti di preparazione per le dimensioni e le caratteristiche, che possono incidere per quasi un 20% sui costi di processo; infatti, per far assumere forme omogenee che semplifichino le operazioni di trasporto e caricamento, i residui legnosi vengono commercializzati sotto forma di pellets, cippato e bricchette.
La biomassa legnosa viene utilizzata per la produzione di energia termica, per il riscaldamento, per la produzione di acqua calda sanitaria mediante l’utilizzo di caldaie a biomassa ad alta efficienza e per la produzione di elettricità (preferibilmente tramite cogenerazione).

La biomassa solida utilizzata come combustibile è di 3 tipi:
- ciocchi di legna da ardere (PCI = 3,5 kWh/kg con umidità al 25%);
- cippato, ovvero il legno in scaglie di dimensioni variabili (2-10 cm di lunghezza e spessore di qualche millimetro) ottenuto, per mezzo di macchine chiamate “cippatrici”, dai residui delle potature boschive, agricole o urbane (PCI = 3,4 kWh/kg con umidità al 30%);
- pellet, ovvero piccoli cilindri di piccole dimensioni (10-50 mm di lunghezza e 6-10 mm di diametro) prodotti con la polvere ottenuta dalla sfibratura dei residui legnosi pressata da apposite macchine (PCI = 4,9 kWh/kg con umidità al 10%).

Si possono distinguere differenti tipi di caldaie di combustione automatiche a seconda dell’intervallo di potenza. I tipi più comuni sono:

• le caldaie compatte versioni potenziate delle caldaie domestiche a pellets – sono relativamente economiche ma ben adattate, poiché sono state progettate per il riscaldamento domestico e non per l’uso nell’industria del legno Ciò significa che sono dotate di dispositivi per la pulizia automatica delle ceneri, l’accensione elettrica e risultano essere molto affidabili;
• le caldaie con focolare sottoalimentato adatte per combustibili secchi con basso tenore di ceneri, come i chips o i pellets. È necessario assicurarsi che possano essere usate per il riscaldamento residenziale;
• le caldaie con griglia mobile più costose ma che possono trattare combustibile con elevata umidità e contenuto in ceneri. Questa soluzione è usata tipicamente per le caldaie con una potenza superiore a 1000 kW anche se di recente sono proposte per taglie più basse;
• le caldaie originariamente a gasolio e modificate con l ’aggiunta di un bruciatore per pellets (soluzione comune in Scandinavia). Questa soluzione è significativamente la più economica e presenta pochi svantaggi: la potenza disponibile originariamente è ridotta di circa il 20-30% a causa della presenza e dello scarico delle ceneri, inoltre la pulizia della caldaia non può essere automatizzata.