Ecologia e Sostenibilità: I Biocarburanti

Negli ultimi anni in Europa si è parlato molto di ambiente, ecologia e sostenibilità. Il mondo scientifico si è diviso in due: c’è chi ha fatto previsioni apocalittiche sul futuro del globo terrestre e chi ha affrontato con molta cautela il tema.

“Il MELO”, grazie al contributo di persone competenti, cerca di fornire delle informazioni oggettive che aiutino il lettore ad essere più consapevole di quello che accade, fornendo alcune basi per valutare le varie tesi ed anche per sostenere o meno le scelte che la politica è portata a fare nei prossimi anni.

Un tema controverso e difficile, perché ci sono troppi interessi sia dal lato che vorrebbe un cambio immediato e radicale, sia da chi ha interesse a mantenere il più possibile la situazione attuale.

Nella realtà vediamo che le scelte fatte fino ad oggi in Europa non hanno prodotto grandi risultati, anzi, la fretta nel passare all’elettrico, fissando il 2035 come data ultima per la produzione di automezzi alimentati con combustibile fossile, ha creato una crisi del settore automotive senza precedenti.

Ora non sanno se annullare il provvedimento, prorogarlo o ritornare a considerare i biocarburanti che in passato erano stati promossi dal governo italiano in sede europea, ma furono osteggiati dalla Germania, la stessa che ora vuole riconsiderarli. Un caos con perdita di denaro e tempo che alimenta un clima di sfiducia e confusione nei consumatori, tant’è che la reazione immediata è quella di attendere più chiarezza prima di cambiare la propria autovettura e questo ha provocato un crollo delle immatricolazioni.

Sul tema dei biocarburanti abbiamo intervistato Roberto Dal Maschio, professore ordinario di scienza e tecnologia dei materiali presso l’Università di Trento, in quanto si è occupato per molti anni di tecnologie non convenzionali per lo smaltimento dei rifiuti ed il riutilizzo nell’ottica di una economia circolare.

Prof. Dal Maschio, cosa sono i biocarburanti e i biocombustibili?

I biocarburanti e i biocombustibili sono fonti di energia rinnovabile che possono essere usati per alimentare mezzi di trasporto (bio-carburanti) o per produrre energia termica ed elettrica (bio-combustibili).

Sono considerati rinnovabili perché derivano da materie prime organiche come piante, alghe o rifiuti, che possono essere rigenerate in tempi brevi.

Il loro principale vantaggio è il minor impatto ambientale rispetto ai combustibili fossili – come petrolio e carbone – soprattutto per quanto riguarda le emissioni di CO2.

Questo vuol dire che non producono anidride carbonica?

No, vuol dire che la quantità che ne producono è la stessa che avevano precedentemente assorbito e trasformato in biomassa grazie alla fotosintesi clorofilliana. Quindi, in sostanza, sono combustibili carbon neutral.

Quali sono i biocombustibili più utilizzati?

Possiamo dire che ne esistono principalmente di quattro tipi, suddivisi a seconda della tecnica di produzione: bioetanolo, biodiesel, biometano e bioidrogeno, vediamoli uno per uno:

– Bioetanolo: L’etanolo è un alcool e, come tale, brucia piuttosto bene. Il metodo con il quale si ottiene il bioetanolo è lo stesso che si sfrutta per la produzione di bevande alcoliche: si pratica la fermentazione alcolica grazie ad alcuni lieviti (es. il lievito di birra) in grado di convertire alcuni zuccheri in alcool. Dal momento che è molto importante che ci siano zuccheri fermentabili nella biomassa di partenza, la produzione di bioetanolo sarà possibile sia dalla raccolta dell’umido che da scarti lignino-cellulosici (come truciolato delle segherie o scarti delle industrie cartiere). Tramite alcuni pretrattamenti è possibile liberare gli zuccheri semplici dalle molecole più complesse chiamate polisaccaridi (lunghe collane di perle dove ogni perla è uno zucchero semplice) rendendoli fermentabili;

– Biometano (CH4): è il metano presente nel biogas. In altre parole, possiamo dire che alcuni batteri appartenenti a diverse specie sono in grado di “mangiare” la sostanza organica in assenza di ossigeno (digestione anaerobica) e creare come prodotti di scarto tutta una serie di molecole definite biogas, tra le quali anche il biometano. Queste diverse tipologie di batteri lavorano insieme, prima una tipologia e poi l’altra, per distruggere la sostanza organica nelle sue più piccole parti, lo scarto di un gruppo di batteri rappresenta il nutrimento per un altro e così via producendo varie sostanze di scarto, tra le quali appunto il nostro biocarburante.

– Biodiesel: viene prodotto da oli e grassi esausti tramite un processo detto “transesterificazione”. In parole semplici: invece che partire da una biomassa ricca di carboidrati da trasformare (tramite lieviti o batteri) partiamo da una biomassa ricca di grassi che, tramite reazioni chimiche chiamate “esterificazioni”, dà origine ad un biocombustibile comparabile al diesel.

– Bioidrogeno: è uno dei biocarburanti più interessanti per la sua particolare reazione, che lo porta a rilasciare unicamente vapore acqueo quando subisce il processo di combustione. Il bioidrogeno è prodotto principalmente da alghe, quindi da organismi fotosintetici, in speciali bioreattori. I bioreattori sono come futuristici forni per la biologia: permettono di coltivare varie tipologie di organismi, tra cui le alghe, monitorando i principali parametri di interesse come temperatura, umidità, ossigeno, nutrienti e pH. Queste alghe sono in grado in condizioni particolari di operare una fotosintesi clorofilliana alternativa, rilasciando H2 come molecola di scarto anziché O2.

Quali sono i vantaggi e gli svantaggi dei biocombustibili?

Come abbiamo visto, il principale vantaggio dei biocombustibili è quello di essere carbon neutral, ovvero una volta bruciati rilasciano solo l’anidride carbonica precedentemente intrappolata nei tessuti tramite la fotosintesi. Per di più sono compatibili con i motori attualmente usati senza compromettere molto le prestazioni.

La loro combustione, oltre che carbon neutral, è anche più pulita dal momento che rilascia una minor quantità di impurità. Sono una fonte rinnovabile, ovvero in grado di rigenerarsi in tempi umani e la possibilità di produrli ovunque li rende, per usare un’espressione correlata al mercato alimentare, a “chilometro zero”, riducendo ulteriormente costi ed impatto ambientale per il trasporto e garantendo una maggior sicurezza di approvvigionamento.

I principali svantaggi sono dovuti all’impatto ambientale della coltivazione delle biomasse di partenza: monocolture con perdita di biodiversità, fertilizzanti, uso del suolo, consumo idrico e soprattutto la possibile competizione con il mercato alimentare – problema che è stato risolto passando da biocarburanti di prima generazione a quelli di seconda generazione.

Pertanto, c’è stata un’evoluzione negli ultimi anni?

Si certo, possiamo parlare di prima e seconda generazione. La competizione tra biocombustibili ed alimenti visto che la maggior parte dei biocombustibili parte da sostanza organica, inizialmente si coltivavano interi campi con colture in grado di essere facilmente convertite in energia. Parliamo dei campi di mais, colza, barbabietola o palma, piante tipicamente usate nella produzione di biocombustibili di prima generazione (principalmente biodiesel, bioetanolo e biometano).

Creare monocolture non è sempre una buona cosa, anche se i costi di produzione e mantenimento possono essere contenuti.

Questo, infatti, è stato uno dei primi svantaggi di questa tecnologia. In più, l’utilizzo dei terreni al fine di produrre sostanza organica per i biocombustibili fece aumentare il costo degli alimenti. Le terre coltivabili non sono infinite, destinare un terreno alla produzione di energia invece che alimenti farà sì che l’offerta di cibo sia minore, e quindi il prezzo più alto.

Per evitare la competizione tra utilizzo alimentare ed energetico dei terreni si è passati ai biocarburanti di seconda generazione che, diversamente da quelli appena visti, sfruttano resti organici, legnino-cellulosici pretrattati per evitare questa competizione di uso del suolo.

Un’altra possibilità è la produzione di alghe produttrici di biocarburanti. Questi biofuels di seconda generazione permettono quindi di ottenere la materia prima da biomasse inutilizzate secondo l’approccio dell’economia circolare, o comunque di non competere con i terreni agricoli. Ecco che lo spreco si riduce e aumenta la sostenibilità. L’italianissima Eni è al lavoro per sviluppare nuovi carburanti sostenibili a base di oli vegetali idrogenati, capaci di ridurre le emissioni tra il 60 e l’80% nelle fasi di combustione. Eni conferma quindi l’intenzione di voler rendere, sotto il punto di vista ambientale, meno inquinante il settore della raffinazione. Poche le informazioni a disposizione al momento, non sono stati condivisi dettagli riguardanti la produzione.

Cosa aspettarci per il futuro?

Il futuro dell’automotive è scritto da tempo, ed è costruito attorno alle auto elettriche, ma questi mezzi da soli non bastano a garantire la decarbonizzazione dei trasporti imposta dall’Unione Europea: per questo è importante approfondire il settore degli e-Fuel, i carburanti sintetici. Questi, infatti, sono in grado di fornire una soluzione intermedia, simile a quelle incarnata attualmente dalle auto ibride, che consentirà (almeno per un determinato periodo) di gestire meglio la transizione verso l’elettrificazione, e al tempo stesso di rispettare i parametri individuati dall’Unione Europea con il nuovo ciclo di omologazione Euro 7. Rispetto all’elettrico gli e-fuels presentano anche dei benefici economici. Partiamo dal costo: attualmente un litro di e-Fuel costa circa 10 dollari, ma in futuro (con infrastrutture e servizi organizzati) si potrebbe scendere addirittura a 2 dollari.

Quali sono i nuovi carburanti?

– E-Benzina: Il più gettonato tra gli e-fuel è la benzina sintetica, che vede Bosch tra le aziende più impegnate nello sviluppo dei carburanti sintetici, insieme a Porsche. Proprio la prestigiosa casa automobilistica ha fondato il consorzio High Innovative Fuels, insieme a Enel e Siemens, per la realizzazione di un sito industriale in Cile per la produzione di e-fuel e idrogeno sfruttando energie rinnovabili.

– E-Diesel: Audi già nel 2015 aveva pronti i primi lotti derivati da acqua e anidride carbonica ripescata dall’aria. Audi ha lavorato con la connazionale startup Sunfire per aprire l’impianto pilota di Dresda, e ha testato 5 litri del combustibile a bordo di un’Audi A8. Anche in questo caso si parte dalla tecnologia PtL (Power-To-Liquids) per trasformare l’acqua e l’anidride carbonica in diesel sintetico, sia in forma pura che come additivo per i combustibili tradizionali.

– E-Kerosene: Lo sviluppo del kerosene sintetico, il cui primo impianto industriale è gestito da Atmosfair, sfrutta acqua ed elettricità dei quattro parchi eolici circostanti per la produzione di idrogeno, che combinato all’anidride carbonica darà vita al “petrolio sintetico” e alla sua raffinazione in kerosene sintetico. La combustione del kerosene sintetico rilascia nell’atmosfera solo tanta CO2 quanta ne è stata tolta in precedenza per produrre il carburante, processo che così viene definito a impatto zero.

– E-Metano: Tra gli e-fuel è certamente quello più semplice da produrre, per la diversa composizione del metano rispetto agli altri combustibili fossili. Ciò si deve al fatto che il metano è un gas naturale e “indipendente”, non derivato dal petrolio. Si compone di un atomo di carbonio e quattro di idrogeno e, a differenza di tutti gli altri indicati, non richiede processi di raffinazione. Anche per questo sembra che sarà il primo carburante sintetico a poter essere prodotto su scala industriale e, raccogliendo le antiche veci del metano (quando era il carburante più economico), potrebbe essere l’e-fuel più accessibile.

Nel ringraziare il Prof. Roberto Dal Maschio per la sua competenza e chiarezza espositiva, nella speranza di avere portato un contributo alla chiarezza su questo tema, rinviamo ai prossimi articoli sul tema.