Biocarburanti: una fonte sostenibile di energia

In questo articolo parleremo di come i biocarburanti possono essere impiegati per produrre energia sostenibile.

L’elettricità ed i trasporti sono tra le principali preoccupazioni negli ambienti urbani odierni, in quanto causa emissione di gas serra e di inquinamento atmosferico.

Il petrolio e gli oli combustibili fossili sono considerati una riserva energetica in esaurimento a causa della loro non rinnovabilità, e rappresentano indiscutibilmente una potenziale minaccia per il settore dei trasporti e per l’ambiente.

La crescente domanda di combustibili fossili, unita all’incertezza nella loro offerta e al rapido aumento dei prezzi del petrolio, hanno stimolato la ricerca di alternative sostenibili ai combustibili fossili.

In questo scenario i biocarburanti stanno guadagnando una maggiore attenzione come combustibili sostenibili dal punto di vista ambientale.

UN QUADRO GENERALE

I combustibili commerciali si possono distinguere in solidi, liquidi e gassosi.

• Tra i combustibili solidi ci sono: legna, carbone (lignite, antracite, litantrace, coke) e quelli non convenzionali: rifiuti solidi urbani (RSU), sanse, vinacce, destinati ad usi industriali.
  
• I combustibili liquidi sono in genere miscele di idrocarburi: benzine, gasolio, kerosene ed altri oli combustibili.
  
• I combustibili gassosi sono: i GPL o gas di petrolio liquefatti (miscele di propano e butano ed altri prodotti di distillazione del petrolio, che, sottoposti a moderate pressioni, passano allo stato liquido); i gas urbani (miscele di idrogeno, metano e monossido di carbonio prodotto dalla distillazione o dalla gassificazione del carbone) ed infine il gas naturale (quasi integralmente metano); altri gas come l’acetilene ed il monossido di carbonio hanno impieghi unicamente industriali.

I BIOCARBURANTI

I biocarburanti, nel complesso, sono combustibili derivati da biomassa organica e materia lignocellulosica. A seconda della materia prima, i biocarburanti sono ulteriormente suddivisi in diverse generazioni.

• I biocarburanti di prima generazione, sono derivati da colture alimentari commestibili come colza, semi oleosi, soia, girasole, grano, patate, orzo, canna da zucchero.
  I limiti principali di questo tipo di biocarburanti sono costituiti dall’alto costo di generazione e dalla concorrenza tra produzione energetica ed alimentare.
  
• I biocarburanti di seconda generazione, essendo biomassa non alimentare, possono essere ottenuti da colture non commestibili come jojoba, jatropha, pongamia e biomassa lignocellulosica, in genere ottenuta da sottoprodotti dell’industria alimentare (legno secco, segatura, stocchi di mais e frumento, oli derivati da scarti alimentari). In questo caso viene superato il problema della concorrenza tra produzione energetica ed alimentare. La mancanza di metodi efficaci di conversione delle materie prime e dell’alto costo, però, possono limitare la produzione di questo tipo di biocarburanti.
  
• I biocarburanti di terza generazione sono i biocarburanti derivati macroalghe e microalghe, che si stanno dimostrando una materia prima promettente grazie al loro alto tasso di crescita, alto contenuto lipidico, alla capacità di sopravvivere in condizioni avverse, alla non competizione con i terreni agricoli ed alla capacità di sequestro di CO₂. Resta il problema del costo, ancora elevato per la produzione su larga scala.
  Biodiesel, bioetanolo, biogas e bioidrogeno sono solo alcune delle diverse “forme” di energia ottenibili a partire da biomassa.
  
• Bioetanolo: è un combustibile prodotto dalla fermentazione microbica di substrati come canna da zucchero, melassa, mais, riso, microalghe ecc. Rappresenta un combustibile con ridotte emissioni di carbonio. Il bioetanolo può essere utilizzato direttamente nei veicoli come i carburanti convenzionali ma ha una bassa densità di energia volumetrica che si traduce direttamente in veicoli che richiedono più bioetanolo per chilometro (fino al 50%) rispetto alla benzina.
  
• Biodiesel: è un combustibile prodotto da semi di piante o da microalghe, ricchi di olio. Attraverso il processo di transesterificazione, in presenza di alcol e catalizzatore, si ottiene la conversione in esteri metilici e glicerolo. Attualmente il modo più efficiente per produrre biodiesel rinnovabile sembra essere l’utilizzo di materiali di scarto organici come grassi animali, lubrificanti e olio da cucina di scarto.
  
• Biogas/Biometano: il metano è un vettore energetico con diverse potenziali applicazioni, tra cui riscaldamento, trasporto e produzione di elettricità. La digestione anaerobica (AD) dei microrganismi produce biometano.
  Per migliorare la produzione di metano, la co-digestione dei rifiuti è considerata un approccio promettente.
  
• Biochar: è un materiale ricco di carbonio ottenuto dalla degradazione termica delle materie prime della biomassa. Il biochar può essere prodotto tramite pirolisi, liquefazione e carbonizzazione. La combustione del biochar, in sostituzione al carbone, genera calore, oltre a molti altri utilizzi possibili.

Nonostante il progresso delle alternative energetiche rinnovabili negli ultimi anni, il loro uso è ancora limitato rispetto all’urgente necessità di un cambiamento di paradigma nel settore.

Si stima che la domanda globale di energia aumenterà di circa il 28% entro il 2040 rispetto al livello attuale (Osman et al., 2021). Quindi un maggiore accesso ad energie rinnovabili, che siano sostenibili nel tempo, è fondamentale, data l’insostenibilità ambientale dei combustibili fossili, una loro possibile mancanza in futuro e un aumento del loro prezzo nei prossimi anni.

^{Khan S., Naushad M., Iqbal J., Bathula C., Al-Muhtasebg, 2022, “Challenges and perspectives on innovative technologies for biofuel production and sustainable environmental management”, Fuel, Vol. 325, 1 October 2022
Osman, A.I., Mehta, N., Elgarahy, A.M. et al. Conversion of biomass to biofuels and life cycle assessment: a review. Environ Chem Lett 19, 4075–4118 (2021).}

Torna all’indice degli articoli del blog