I biocarburanti sembrano un sogno utopico. Immaginiamo campanelli eolici, cieli azzurri incontaminati e un mondo in cui riforniamo i nostri SUV con gli steli di mais avanzati mentre salviamo il pianeta. Sembra magico.
Non lo è.
È chimica. E logistica. E politica.
Stiamo parlando di trasformare la biomassa, ovvero la materia organica proveniente da piante e animali, in combustibile. Il processo è complicato. I compromessi sono reali. Ma il potenziale è innegabile. Togliamo via la patina di marketing e osserviamo come funzionano effettivamente questi combustibili rinnovabili.
Definizione della fonte
Il Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti definisce i biocarburanti come combustibili solidi, gassosi o liquidi rinnovabili derivati da materiale organico recente. La parola chiave qui è rinnovabile.
Anche i combustibili fossili (petrolio, gas naturale) hanno avuto origine da piante antiche. Ma impiegano milioni di anni per ricostituirsi. Li stiamo bruciando più velocemente di quanto si formino. I biocarburanti provengono da colture o rifiuti che possiamo raccogliere in una sola stagione. Questa è la differenza fondamentale.
Da decenni utilizziamo biomasse solide come il legno. Recentemente, i pellet di mais hanno guadagnato terreno come mezzo per proteggersi dalla volatilità dei prezzi dell’olio combustibile. Ma per i trasporti? Il mercato è dominato da due operatori: etanolo e biodiesel.
Il monitoraggio della produzione è notoriamente difficile a causa dei metodi di produzione frammentati. Tuttavia, i dati sul consumo di questi due principali combustibili sono affidabili.
La produzione di etanolo negli Stati Uniti ha raggiunto livelli record dopo un calo a metà degli anni ’90. Biodiesel? È esploso. Secondo il National Biodiesel Board, la produzione statunitense è balzata da 2 milioni di galloni nel 2002 a 700 milioni di galloni nel 2008.
Non si tratta di un cambiamento marginale. Si tratta di un settore in espansione.
Il processo dell’etanolo
L’etanolo è l’alcol di grano. Viene prodotto dalla fermentazione degli zuccheri vegetali.
Il metodo tradizionale utilizza le parti commestibili delle colture. Mais. Canna da zucchero. Il problema? Stai competendo con l’approvvigionamento alimentare. La gente mangia mais. Il bestiame mangia il mais. Trasformarli entrambi in carburante fa aumentare i prezzi dei prodotti alimentari. È uno strumento contundente.
La ricerca più recente si concentra sulla biomassa cellulosica. Questo utilizza le parti non commestibili della pianta: gambi di mais, trucioli di legno, erbe. Il processo scompone questo materiale in glucosio. Fai fermentare quel glucosio. Il risultato è l’etanolo.
Un sottoprodotto intelligente di questo processo è la lignina. Bruci la lignina per alimentare la struttura. Aiuta a rendere il processo neutrale dal punto di vista energetico o addirittura positivo dal punto di vista energetico.
Puoi utilizzare etanolo puro, ma la maggior parte dei conducenti utilizza miscele.
- Gasohol: 90% benzina, 10% etanolo. Tutte le auto a benzina possono gestirlo.
- E85: 85% etanolo, 15% benzina. Solo per veicoli a carburante flessibile.
Il processo del biodiesel
Il biodiesel è entrato nel mercato statunitense correttamente intorno al 2005. La scienza è più recente. È più complesso della fermentazione.
La materia prima varia. Olio di soia. Olio vegetale usato (dalle friggitrici). Anche le alghe.
La chimica si basa su una reazione chiamata transesterificazione.
Prendi l’olio e lo mescoli con un alcol, solitamente metanolo o etanolo. Aggiungi un catalizzatore. L’idrossido di potassio o l’idrossido di sodio (lisciva) funzionano. La reazione divide le catene degli acidi grassi.
L’output è biodiesel. Il sottoprodotto è il glicerolo.
A differenza dell’etanolo, il biodiesel si integra direttamente nell’infrastruttura diesel esistente.
- B20: 20% biodiesel, 80% diesel di petrolio. Questo è il mix più comune. I motori diesel standard possono funzionare con questo senza modifiche.
- B100: 100% biodiesel. Per questo hai bisogno di veicoli modificati. I motori più vecchi potrebbero avere problemi con guarnizioni e guarnizioni.
Oltre le Due Grandi
L’etanolo e il biodiesel ottengono l’attenzione della stampa. Sono il pane quotidiano dell’attuale panorama dei biocarburanti.
Ma non sono le uniche opzioni.
La sezione successiva esplora altri percorsi di biocarburante meno comuni ma potenzialmente più efficienti. Esamineremo le alternative che non si basano su enormi campi di mais o monocolture di soia.
Biodiesel fai da te
Vuoi scappare del tutto dalla stazione di servizio?
C’è un crescente numero di persone che producono biodiesel in casa partendo da olio vegetale usato. Non è un hobby del fine settimana per i deboli di cuore.
Hai bisogno di metanolo. Hai bisogno di un forte catalizzatore. La liscivia funziona, ma è caustica. Sono necessarie serie precauzioni di sicurezza. Il metanolo è tossico. Il vapore di metanolo è invisibile. Può accecarti o ucciderti prima che tu sappia di essere in pericolo.
Le forniture sono accessibili. La letteratura è abbondante. Ma il margine di errore è zero.
Se prendi sul serio l’indipendenza dal carburante, leggi. Acquista l’attrezzatura. Rispetta la chimica. Allora mettiti al lavoro.
Oltre la pompa del carburante: pellet di legno e biogas
Di solito pensiamo ai biocarburanti in termini di etanolo da mais o biodiesel per i camion diesel. Ma la storia si estende ben oltre la pompa della stazione di servizio. Stiamo assistendo a un cambiamento nel modo in cui generiamo calore ed elettricità utilizzando i rifiuti organici. Non si tratta solo di tenere le luci accese. Si tratta di sostituire il carbone con cose che già marcivano in un campo.
L’ascesa delle moderne stufe a legna
Le persone si stringono attorno al fuoco da quando abbiamo scoperto come creare scintille. Il legno brucia. È veloce. È facile da sostituire se non sei negligente nei confronti delle foreste. Oggi il gioco è cambiato. Non si tratta più semplicemente di gettare tronchi su una griglia. È una questione di precisione.
Le stufe a pellet sono le grandi vincitrici qui. Prendono la segatura, la compattano e la bruciano con un’efficienza che le vecchie stufe a legna non potevano sognare. Il Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti stima che i numeri siano 42.000 BTU per un’unità standard. È sufficiente per riscaldare una casa di 1.300 piedi quadrati. Ed è più pulito. Meno fumo. Meno cenere da raschiare.
Ma ecco il bello: non devi usare la segatura. Le stufe moderne sono flessibili. Possono bruciare le pannocchie di mais. Carta straccia. Noci di noce. Anche noccioli di ciliegia essiccati. Fondamentalmente è qualsiasi materia organica secca che si inserisce nella tramoggia. Non è solo una questione di calore. Si tratta di utilizzare sottoprodotti agricoli che altrimenti sarebbero spazzatura.
Catturare il metano dal letame
Poi ci sono cose di cui preferiremmo non parlare. Letame di bestiame. Rifiuti solidi urbani. Si decompone in ambienti senz’aria. Questa è la digestione anaerobica. Il processo rilascia gas. Nello specifico, il metano.
Questo è biogas. È ad alta energia. Ed è già stato catturato.
Nel 2010, l’Environmental and Energy Study Institute ha segnalato 151 digestori anaerobici in funzione negli Stati Uniti. Ognuno di essi utilizzava rifiuti animali. Perché? Perché è affidabile. Le mucche non smettono di produrre rifiuti solo perché vogliamo energia verde. I digestori catturano il metano prima che fugga nell’atmosfera.
Tradizionalmente, gli impianti di trattamento si limitavano a bruciare questo gas. Bruciatelo e sprecatelo. Ora lo vedono come una fonte di carburante. Un pezzo del puzzle. Non è una soluzione miracolosa. Ma è meglio che lasciare che il metano, un potente gas serra, vada alla deriva.
L’argomento del ciclo del carbonio
Allora perché preoccuparsi? L’argomentazione è semplice ma potente. Quando si bruciano combustibili fossili, si rilascia carbonio che è rimasto bloccato nel sottosuolo per milioni di anni. Stai aggiungendo nuovo carbonio all’atmosfera attiva. Stai inclinando la bilancia.
I biocarburanti sono diversi. Il ciclo del carbonio è chiuso. Le piante assorbono CO2 dall’aria per crescere. Gli animali mangiano le piante. Quando convertiamo quelle piante o animali in carburante, il carbonio ritorna nell’aria. È lo stesso carbonio che era già lì. Non aumenta il carico totale. Si ricicla e basta.
Questo è importante. Non si tratta solo di salvare il pianeta in senso astratto. Si tratta di non aggravare il problema del riscaldamento globale mentre noi pensiamo al resto.
Economie locali e geopolitica
C’è anche un aspetto politico. I combustibili fossili sono globali. Sono legati a regioni instabili e catene di approvvigionamento complesse. I biocarburanti sono locali. Vengono coltivati e lavorati proprio dove vengono utilizzati.
Se riesci a generare calore ed energia dal tuo mais, dai tuoi trucioli di legno, dai tuoi scarti di mucca, riduci la dipendenza dal petrolio greggio. Meno dipendenza dal petrolio estero. Meno leva finanziaria per le altre nazioni. Si tratta di indipendenza energetica attraverso l’agricoltura e la silvicoltura.
Aiuta anche l’economia locale. I soldi restano nella regione. Gli agricoltori vengono pagati per gestire i rifiuti. I forestali vengono pagati per disboscare la terra. È un’economia locale circolare.
Il controllo della realtà
Possono i biocarburanti salvarci da soli? No.
Fanno parte del mix. Vento. Solare. Nucleare. Combustibili fossili. Nessuna singola fonte ha la risposta. Ma la tecnologia sta migliorando. Stiamo migliorando nella cattura del biogas. Stiamo migliorando nel bruciare i pellet in modo pulito. Stiamo migliorando nel convertire i rifiuti in energia.
Non è una soluzione perfetta. Non è magia. Ma è un passo realistico. Un modo per abbassare il livello del nostro fabbisogno energetico mentre passiamo a ciò che verrà dopo. L’infrastruttura c’è già. Dobbiamo solo usarlo.
