8. biodiesel e bio-etanolo – trattiamo ora di due differenti, seppur simili per molti aspetti, biocarburanti, i bio-diesel ed il bio-etanolo, ottenuti rispettivamente dalla spremitura di piante da coltivazione oleoginose, quali soia, colza, girasole, e dalla fermentazione alcoolica di piante coltivate ricche di zuccheri, quali barbabietole, canna da zucchero, mais…tramite altri procedimenti è inoltre possibile ottenere da qualsiasi bio-massa il btl (bio-mass to liquid), un altro bio-diesel ottenuto da scarti di materiale organico…l’utilizzo, poi, di olii vegetali puri ( vegoils ) come carburanti è tuttora oggetto di dibattit, vista la loro possibilità di utilizzo solo in vecchi motori…la storia del bio-diesel e dell’etilene non inizia oggi, ma già nel 1853 con il primo processo si transesterificazione degli oli vegetali condotto da e. duffy e j. patrickin, molto prima dell’invenzione del motore che r. diesel mette in funzione 40 anni dopo, il 10 agosto 1893 in germania basandosi come combustibile sull’olio di arachidi (tuttavia non esterificato) e pronunciandosi da allora per motori basati sull’uso di bio-diesel…le scelte politiche dagli anni ’20 dello scorso secolo ai giorni nostri, come sappiamo, furono ben altre e si indirizzarono totalmente verso gli idrocarburi come fonte energetica primaria…il continuo aumento dei costi attuali dei combustibili fossili e l’incertezza strategica sulla continuità delle forniture, nonchè la necessità di limitare drasticamente le emissioni di gas-serra sono alla base del processo industriale che ha riportato in auge un carburante ecologico dimenticato per anni…
valutazioni ambientali e strategiche a parte, in ogni caso nessuno di questi bio-carburanti può prescindere da accorte valutazioni sull’e.r.o.e.i., il rapporto cioè tra energia prodotta ed energia impiegata per la stessa produzione, ma su questo argomento torneremo in seguito…
sono da notare alcuni aspetti legali connessi alla possibilità di utilizzo dei bio-carburanti…è infatti illegale in italia l’uso di oli vegetali (ma sembrano comunque eslusi dal divieto bio-etanolo e bio-diesel) senza corrispondere le relative accise sui carburanti sulla base del d.l. n. 504 del 26/10/1954 o testo unico in materia di accise statali…il problema di fondo consiste nell’obbligo del produttore e non dell’acquirente di versare le accise, comportando nei fatti l’impossibilità alla commercializzazione di un prodotto di cui il produttore non paghi regolarmente le accise e ciò a motivo di una tassazione basata sull’uso (carburanti) e non sulla composizione chimica del prodotto
i biocarburanti in genere si possono quindi suddividere in:
- bio-diesel, come già descritto ottenuto principalmente con un metodo chimico della transesterificazione metilica di piante oleoginose quali colza, soia, girasole…il bio-diesel si presenta come un liquido trasparente di color ambrato, con viscosità simile al comune gasolio…per la sua identificazione si ricorre alla sigla bd, partendo da bd 100 per il bio-diesel puro, mentre per le sue miscele si ricorre alla sigla più la percentuale di miscelazione con il bio-diesel stesso ( es. bd 40 significa una miscela di 40% di biodiesel puro e 60% di gasolio)…le specifiche standard per il bio-diesel sono fissate dalla norma iso 14214, la germania inoltre fa una specifica distinzione del bio-diesel: rme – esteri metilici dell’olio di colza; pme – esteri metilici di soli oli vegetali; fme esteri metilici di grassi vegetali ed animali…tali importanti specifiche fissano inoltre dei criteri importanti per la produzione di bio-diesel, cioè completezza della reazione di combustione, rimozione del glicerolo, rimozione del catalizzatore, rimozione degli alcoli, assenza di acidi grassi liberi, caratteristiche queste verificate con gascromatografie, che danno al carburante standard di tossicità accettabili…tale carburante viene in seguito miscelato con gasolio in percentuali variabili a seconda dei motori (anche allo scopo di aumentarne la lubrificazione), anche se si auspica un suo utilizzo nella forma pura…il bio-diesel presenta alcune problematiche tecniche relative alla sua infiammabilità ed al suo punto di fusione più alto di quello del gasolio, che costringe ad un riscaldamento dei serbatoi di stoccaggio nei periodi freddi, ma è molto meno esplosivo di questo…inoltre il suo utilizzo riduce sensibilmente le emissioni di ossido di carbonio (co) del 50% e di biossido di carbonio o anidride carbonica (co2) del 75% , riduce la presenza di idrocarburi aromatici quali il benzopirene fino al 70%, non emette diossido di zolfo (so2), riduce del 60% l’emissioni di polveri sottili (pm 10, tuttavia sembra inalterata l’emissione di particolati inferiori), ma aumenta le emissioni di ossidi di azoto, forse controllabili con una riprogettazione dei catalizzatori di scarico attuali…tra i biolipidi coltivati per produrre biodiesel troviamo: oli vegetali vergini quali olio di colza o soia, più comunemente usati, ma anche senape, olio di palma ed alcune varietà di alghe risultano promettenti, a seguire in subordine oli vegetali di scarto e grassi animali…le rese di produzione (in metri cubi per chilometro quadrato di coltivazione) sono per la soia da 40 a 50, per la senape 120-130, colza 100-140, olio di palma 610, alghe 10.000-20000 (stime)
- bio-etanolo, come accennato il bio-etanolo ( o alcool etilico) è ottenuto dalla fermentazione di colture agricole ricche di zuccheri e carboidrati, quali barbabietola, canna da zucchero, mais, ma anche sorgo ed orzo, nonchè da frutta, patate, vinacce, etc…il bio-etanolo può essere utilizzato come componente diretto per benzine o per ottenere l’etbe (etil terbutil etere o etere etilbutilico), un derivato di tipo ottanico…il bio-etanolo può essere aggiunto alle normali benzine in miscele fino al 20-30% senza alcuna modifica dei motori attuali o usato puro in motori modificati (motori flex), come è nel caso del brasile, dove motivazioni di carattere strategico hanno portato al massiccio utilizzo proprio di questo tipo di carburante…analogamente al bio-diesel per l’identificazione del bio-etanolo si ricorre ad un sistema basato su una sigla, in questo caso be ed un numero che ne indica la percentuale di miscelazione rispetto al carburante tradizionale….i sottoprodotti della fermentazione in genere trovano un ulteriore utilizzo come mangimi o come ulteriori bio-masse…si stima che la produzione di bio-etanolo sia all’incirca il 30% rispetto ai quantitativi utilizzati di sostanza base, il che vale a dire che per ogni tonnellata di materiale da coltura si ricavano 300 kg di bio-etanolo…il bilancio energetico (e.r.o.i.) per il bioetanolo da mais nel rapporto energia ottenuta/energia di produzione è superiore ad 1, mentre un rapporto molto superiore, fino a 6-7, sembra indicato per il bio-etanolo da canna da zucchero (ma a tal proposito le fonti brasiliane non sembrano molto affidabili)…il bio-etanolo può essere inoltre utilizzato come combustibile per bio-camini…le resa del bioetanolo da canna da zucchero in brasile è di circa 6.000 litri per ettaro coltivato…altre metodologie di produzione del bio-etanolo prevedono la pre-produzione di glucosio attraverso la triturazione e bollitura di essenze arboree, particolarmente l’abete rosso, la sua fermentazione attraverso batteri anaerobici e successive distillazioni per aumentare fino al 90-95% il contenuto di alcool etilico, o l’idrolizzazione di cellulosa tramite funghi o batteri, la sua trasformazione in glucosio e la fermentazione attraverso altri batteri, ma si tratta di processi molto più costosi di quelli utilizzati per la produzione da canna da zucchero…riguardo alle emissioni, il bio-etanolo usato come carburante riduce di circa l’80% le emissioni in atmosfera di anidride carbonica, sostanzialmente riproducendo i dati delle emissioni da bio-diesel, riducendo inoltre l’emissione di sostanze cancerogene come il benzene ed il butadiene, ma innalzando i livelli di emissioni di formaldeide ed acetaldeide…il numero di ottani dell’etanolo è superiore a quello delle benzine normali, compensando così parte del minor potere calorifico o rendimento termodinamico che è inferiore di circa il 30% ai normali carburanti…considerazioni che stanno spingendo molti stati ad intravedere nell’utilizzo di bio-etanolo una fonte energeticamente valida in grado di ridurre la dipendenza dagli idrocarburi…il brasile infatti prevede di raddoppiare la produzione nazionale di bio-etanolo fino ad arrivare a 5 miliardi di litri sufficienti ad alimentare circa 5 milioni di autoveicoli, così come l’energy policy act negli stati sovvenziona gli agricoltori che producono colture da bioetanolo…ciò ovviamente pone dei problemi legati alle produzioni agricole tradizionali a cui si tende a sottrarre spazi di coltivazione, ma avremo modo di tornare subito su questo argomento in sede di considerazioni…per dare un’ordine di grandezza il parco autoveicoli italiano, consumando una media di mille litri/anno di bioetilene avrebbe bisogno di circa 6 milioni di ettari coltivati a canna da zucchero, quando la superficie coltivabile italiana non supera i 13 milioni di ettari totali…il progetto b.e.s.t. ( bioethanol for sustainable transport) supportato dall’u.e. coinvolge sei paesi con la partecipazione di brasile e cina, avendo come obiettivo l’introduzione di 10.500 automobili con motore flex (utilizzo di bio-etanolo al 100%) e di 160 autobus…le città interessate sono stoccolma, rotterdam, somerset, dublino, madrid, la spezia (quest’ultima con 3 stazioni di rifornimento e 100 auto, di cui 10 a carico del comune e 90 di piccole e medie imprese locali)…un progetto innovativo, definito “bioraffineria”, è basato sul frazionamento sequanziale a vapore di biomasse ligneo-cellulosiche con autoidrolisi ed ha il vantaggio di usare per la distillazione di bio-etanolo prodotti di minor valore, ottenendo aumenti di resa energetica del 30-34%…la direttiva europea sui bio-combustibili del 2003 pone l’obiettivo del 20% dei bio-combustibili per il settore dei trasporti entro il 2020
evitiamo in questa trattazione di descrivere le procedure di utilizzo di tipo domestico di varie sostanze oleose in questi anni oggetto di dibattiti
per valutare il rendimento energetico dei bio-carburanti si ricorre al già citato e.r.o.e.i., cioè ad un rapporto tra energia ricavata ed energia impiegata per la produzione, che per sua intrinseca natura non può essere inferiore a 1…ricordiamo che in questo rapporto non sono comprese le spese economiche, ma solo i rapporti tra le energie totali in un periodo di tempo fissato per il completamento dei cicli di impianto, cura e crescita delle coltivazioni, produzione di bio-carburante, trasporto, distribuzione ed utilizzo…per il bio-diesel tale rapporto pare fissabile a 3 (cifra molto inferiore all’e.r.o.e.i. dell’eolico, 20-30%, ma accettabile in quanto si tratta di coltivazioni) e leggermente superiore per l’olio di palma. mentre abbiamo visto che per il bio-etanolo tale rapporto oscilla tra un numero di poco superiore ad 1 (produzione da mais, cereali o barbabietola) a 6-7 (produzione da canna da zucchero)…non esistono dati certi o suffragabili da esperienze in scala per produzioni di bio-carburanti da altre coltivazioni o da micro-alghe
veniamo ora ad una serie di considerazioni di carattere ambientale che proprio l’utilizzo di queste fonti di energia rinnovabili sollevano…la grande quantità di terreni agricoli a cui un massiccio utilizzo dei bio-carburanti indirizzerebbero la destinazione stessa dei suoli, pone dei problemi in primo luogo economici ed alimentari…la redditività delle coltivazioni energetiche è ovviamente maggiore dell’equivalente agricolo in senso stretto, cioè alimentare, cosa che di fatto spingerebbe gli agricoltori a prediligere le prime a scapito delle seconde, creando così una minore produzione di derrate agricole con conseguenti aumenti dei costi dei prodotti per l’alimentazione umana (cosa che già oggi verifichiamo direttamente)… valgono inoltre tutte le considerazioni già fatte per le coltivazioni ad uso bio-massa, sia a livello di bio-diversità e rischio desertificazione, sia a livello globale socio-economico ed alimentare, soprattutto alla stregua di quanto già accade in molte economie agricole centro e sud-americane…un enorme asservimento dei migliori suoli agricoli alla produzione di colture per bio-carburanti (soprattutto per il mercato statunitense) a scapito di un armonico sviluppo delle colture agricole locali e delle economie rurali, ed a volte della stessa agricoltura di sussistenza…facile osservare come in stati dove esista una forte concentrazione della proprietà agraria (ed è il caso citato) l’indirizzo a vaste mono od oligo-colture energetiche, imporrebbe drastici tagli proprio a quelle colture che alimentano le popolazioni di quegli stessi stati, impossibilitate nei fatti ad accedere ad importazioni di tipo alimentare…ragioni che indirizzano verso l’estrema prudenza e verso l’adozione immediata di serie ed urgenti norme internazionali di garanzia e programmazione in un settore che vede intrecciarsi questioni energetiche e questioni alimentari a livello planetario
miko somma (continua)