Biocarburanti - Toscanella - Il portale dei tuscanesi - Dott. Paolo Sensi

Vai ai contenuti

Menu principale:

Biocarburanti

BIOCARBURANTI


Che cosa sono ?

Molto spesso sentiamo parlare dei biocarburanti e delle loro molteplici applicazioni. Ma che cosa sono in realtà? Sono facilmente disponibili? Quale processo si deve seguire per produrli? Possono sostituire i normali combustibili? Queste sono solo alcune delle domande che andremo ad analizzare qui di seguito.

Un po’ di storia

Prima di parlare dei biocarburanti, andiamo ad analizzare in maniera sintetica la loro storia. Nei primi anni del novecento Mr. Rudolf Diesel inventò un nuovo tipo di motore, che prese in seguito il suo nome, in cui veniva utilizzato come combustibile dell’olio di arachidi. La scelta era ricaduta su questo propellente in quanto il petrolio non era stato ancora impiegato. Diesel, nel suo lavoro, aveva inoltre auspicato la coltivazione di dette colture in terreni altrimenti inutilizzabili per poter poi produrre il combustibile necessario per il suo motore. In seguito anche Henry Ford propose l’utilizzo di carburanti per autotrazione di origine vegetale, tanto che nel 1938 gli impianti del Kansas ne producevano già 18 milioni di galloni/anno (pari a 54000 t/anno). L’interesse verso queste forme di combustibile scemò dopo la seconda guerra mondiale in conseguenza dell’enorme disponibilità di olio e gas. Si ricominciò a parlare di carburanti di origine vegetale e nello specifico di etanolo, negli anni ’70, a seguito del primo shock petrolifero e , alla fine del decennio, diverse compagnie petrolifere misero in commercio alcune benzine contenenti il 10 % di etanolo, il cosiddetto GASOHOL.

IL BIODIESEL
Per produrre il biodiesel vengono scomposte con il metanolo ed un catalizzatore le molecole dei trigliceridi a catena lunga degli olii vegetali e dei grassi animali utilizzati. Da questo processo si ottenendo glicerina ed estere semplice. Questa reazione chimica detta di transesterificazione viene qui di seguito riportata in un quadro riassuntivo.



La reazione sopra illustrata è conosciuta da molto tempo, infatti già durante seconda la guerra mondiale, come già accennato in precedenza, si produceva carburate dall'olio di colza. Tuttavia solo in tempi recenti si è potuto migliorare notevolmente il processo di trasformazione chimica. I sottoprodotti che ne derivano, glicerina e fertilizzante, se adeguatamente depurati, sono altrettanto commerciabili. Le sostanze ausiliarie residue, compresa l'acqua di produzione, vengono re-immesse nel ciclo. In pratica tutti gli olii, i grassi vegetali siano essi originali o di scarto (ad esempio olio e grasso alimentare dì rifiuto), e tutti i grassi animali sono adatti alla produzione di biodiesel. Gli olii vegetali, che sono prodotti in gran quantità come ad esempio l'olio di colza, vengono impiegati in tutto il mondo in numerosi impianti per il biodiesel. Si è stimato che nel 1999 erano in esercizio in tutto il mondo circa 90 impianti biodiesel, che hanno prodotto circa 1,3 miliardi di litri.

Da un’analisi di questo tipo di combustibile possiamo riscontrare alcuni vantaggi:

  • è RINNOVABILE in quanto è ottenuto dalla coltivazione di piante oleaginose di ampia diffusione

  • è BIODEGRADABILE cioè se disperso si dissolve nell’arco di pochi giorni

  • garantisce un rendimento energetico pari a quello dei carburanti e de combustibili minerali

  • ha un’ottima affidabilità nelle prestazioni dei veicoli e degli impianti di riscaldamento

  • ha un bassissimo contenuto di zolfo (< 0,001%) dunque non contribuisce al fenomeno delle piogge acide.

  • riduce le emissioni di polveri fino al 50% , ed è compatibile con il catalizzatore.

  • non contiene benzolo o altri componenti cancerogeni.

  • avendo un alto punto di infiammabilità (>1100C), non è classificato come materiale pericoloso - dunque è facile e sicuro da manipolare.

  • è altamente biodegradabile (99,6% dopo 21 giorni) e in caso di dispersione accidentale non inquina né suoli né acque.

  • ha un alto potere lubrificante e diminuisce l'usura del motore.

  • ha un ciclo chiuso di C02. La sua combustione nel motore produce un'emissione di C02 in quantità uguale a quella che le piante assorbono dall'aria nel loro processo di crescita.


Il biodiesel quindi è l'unico carburante che, come abbiamo visto, non contribuisce all'aumento di C02 nell'atmosfera e che quindi non accelera pertanto l'effetto serra.
Per questa ragione anche la maggior parte dei produttori di veicoli (autovetture, autocarri, compresi i produttori di motori diesel) hanno concesso il permesso di impiegare il biodiesel nei loro prodotti. La norma DIN 51606S regola i requisiti di qualità del biodiesel , stabilendo i limiti dei residui presenti nel carburante come ad es. acqua o glicerina, per far si che le disposizioni dei produttori di veicoli siano soddisfatte. Il biodiesel, inoltre, si può miscelare con il diesel tradizionale in qualsiasi percentuale migliorandone le prestazioni. Nei mesi invernali, come per il diesel tradizionale, viene arricchito con additivi, per cui il regime di guida con temperature sotto zero è pertanto nella prassi assolutamente uguale.

Emissioni

Molto importante nello studio dei carburanti alternativi è l’analisi comparativa dei valori delle emissioni di un motore alimentato a biodiesel rispetto ad uno funzionante a diesel tradizionale. Questa viene riportata in forma sintetica qui di seguito:



Produzione
Il biodiesel, come abbiamo visto, può essere praticamente ricavato da tutti i grassi vegetali, dall'olio di colza, di girasole e di soia all'olio di palma e di oliva - sono impiegabili perfino olii esotici come l'olio di noce di Jatropha del Nicaragua (in foto) o l’olio delle bacche dell'albero di Guang-Pi. Se si considera l'olio di colza in Europa centrale, abbiamo che da un ettaro di terreno si ottiene 1,2 t di olio, che viene interamente trasformato in biodiesel. Come sottoprodotto della macinazione della colza, si ottengono circa 2 t di mangime ad alto valore proteico, mentre dall'esterificazione dell'olio, 100 kg di glicerina e circa 30 kg di concime potassico. Il biodiesel può essere prodotto anche utilizzando grassi od olii alimentari di rifiuto. In questo caso, a seconda della quantità di scorie presenti nella materia prima, si può riuscire a ricavare da 1 t di questi quasi 1 t di biodiesel. La reperibilità di questa materia prima è legata alle abitudini alimentari che variano notevolmente da paese a paese, ad esempio nel 1999 la quantità di grassi consumati per abitante nei Paesi Bassi è stata di 88 kg, in Germania di 42 kg e in Brasile di appena 22 kg (produzione interna, meno esportazione, più importazione). La maggior quota di grasso alimentare di rifiuto deriva da fritture, per lo più di ristoranti e alberghi. Questi vengono per la maggior parte già raccolti e riutilizzati dalle fabbriche di mangimi. Le quantità dì grassi e olii di rifiuto domestico sono invece inutilizzate in quanto vengono solitamente scaricate nella canalizzazione causando l'inquinamento del sistema delle acque di scarico. Gli esperti suppongono che in Europa centrale si potrebbero ottenere mediamente circa 5 kg di grasso od olio alimentare di rifiuto per abitante l'anno a seconda del grado di sensibilizzazione verso la raccolta. In Austria ad esempio tale quantità di grassi e oli alimentari di rifiuto potrebbe soddisfare l'1,5 - 2% del fabbisogno annuo di diesel.


Impieghi del biodiesel

Come già detto in precedenza il biodiesel, può essere utilizzato sia come carburante in autotrazione sia come combustibile per il riscaldamento in quanto rientra nelle caratteristiche indicate nelle norme UNI 10946 ed UNI 10947 e soprattutto poiché non richiede, alcun tipo d’intervento sulla produzione dei sistemi che lo utilizzano (motori e bruciatori).
Il Biodiesel nel riscaldamento , può essere utilizzato direttamente sugli impianti esistenti, sia puro (al 100%) che in miscela con gasolio in qualsiasi proporzione.
Per quanto riguarda il suo impiego nell’autotrazione, questo può essere utilizzato nei seguenti modi:

  • puro al 100 % od in miscela con gasolio in qualunque proporzione, in tutti i mezzi di trasporto dotati di motore diesel di recente concezione senza effettuare accorgimenti tecnici;

  • puro al 100 % in tutti i mezzi di trasporto dotati di motore diesel di produzione antecedente, con lievi modifiche da eseguire in officina (sostituzione di guarnizioni e condotti il gomma, eventuali semplici modifiche al circuito di iniezione);


  • in miscela con gasolio fino al 30- 40% senza effettuare accorgimenti tecnici su tutti i mezzi di trasporto dotati di motore diesel di qualunque età.

C’e da precisare che il funzionamento, l'usura dei motori e le prestazioni sono del tutto assimilabili a quelle ottenute con gasolio tradizionale in termini di resa ed affidabilità.

IL BIOETANOLO

Il bioetenolo invece è un alcool (etanolo o alcool etilico) che si ottiene attraverso un processo di fermentazione di diversi prodotti agricoli ricchi di carboidrati e zuccheri quali i cereali (mais, sorgo, frumento, orzo), le colture zuccherine (bietola e canna da zucchero), frutta, patate e vinacce. In campo energetico, il bioetanolo può essere utilizzato direttamente come componente per benzine o per la preparazione dell'ETBE (EtilTerButilEtere), un derivato alternativo all'MTBE (MetilTerButilEtere). Nonostante l'elevato costo di produzione, pari a circa due volte quello della benzina, il bioetanolo può risultare ancora fonte di profitto quando andiamo a considerare le attuali agevolazioni fiscali e finanziamenti di origine governativa legate alla caratteristica "rinnovabile" di questa fonte energetica. Inoltre, anche in Italia, le associazioni dei coltivatori hanno siglato degli accordi per aumentare in maniera significativa la produzione di bioetanolo aiutando anche l'agricoltura.

Il Bioetanolo può essere aggiunto nelle benzine per una percentuale che può arrivare fino al 30% senza dover modificare in nessun modo il motore o, adottando alcuni accorgimenti tecnici, anche al 100%. Questa seconda soluzione è stata adottata in Brasile dove, per ragioni di politica energetica locale, l'etanolo è stato utilizzato per diversi anni anche come carburante "unico" in sostituzione della benzina. Oggi viene molto utilizzato anche in Svezia, la nazione europea dove si sta sviluppando maggiormente il mercato del bioetanolo. Nel processo di fermentazione a cui vengono sottoposti i cereali per ottenere il bioetanolo, i sottoprodotti della lavorazione, come abbiamo visto per il biodiesel, possono essere utilizzati nell’industria dei mangimi. Per esempio nella produzione di bioetanolo dalla canna da zucchero si ottiene un sottoprodotto, denominato bagassa, che può essere destinato alla produzione di energia elettrica e calore (cogenerazione).Orientativamente, si può stimare che il rendimento di bioetanolo, a partire da cereali, si aggiri intorno al 30% (30 kg di etanolo da 100 kg di cereali fermentati).Per i mangimi ottenuti come sottoprodotto si può stimare una resa più o meno analoga.In alternativa, il bioetanolo può essere prodotto a partire da biomasse di tipo cellulosico, ovvero dalla gran parte dei prodotti o sottoprodotti delle coltivazioni. In questo caso la biomassa viene idrolizzata attraverso un trattamento con acido solforico da cui si ha la produzione di zuccheri che successivamente vengono inviati alla fermentazione utilizzando flore batteriche modificate geneticamente. Anche se vengono impiegate materie prime meno pregiate, questo secondo processo risulta avere dei costi molto più alti (30-40% in più rispetto alla fermentazione classica).

Materie Prime

Nella realtà corrente le materie prime sono costituite, come abbiamo già detto, soprattutto da cereali, canna da zucchero e barbabietole. Questi sono prodotti la cui destinazione per eccellenza è il settore alimentare ma che possono essere ricollegati ad altri usi laddove i nuovi utilizzi siano remunerativi come quelli alimentari. In altre parole, la politica di gestione delle eccedenze agricole, come proposta in Europa nel 1986, non è sufficiente per una politica energetica basata sulle fonti rinnovabili. Poiché la sicurezza della disponibilità di energia è fondamentale per un paese, la produzione agricola ad essa destinata deve poter essere garantita con continuità.


Bilancio energetico del bioetanolo

Riportiamo i dati ottenuti da diversi autori nel corso degli ultimi 10 anni.
Il grafico mostra i valori di bilancio energetico per il bioetanolo da mais espresso come:
Energy Ratio (energia ottenuta dal biofuel/energia consumata per produrlo)

Il bilancio energetico è favorevole al bioetanolo quando il valore di Energy Ratio è superiore a 1. Come appare evidente, i dati raccolti variano in un intervallo estremamente ampio che può essere giustificato da un lato con la reale difficoltà di individuare e quantificare tutti gli aspetti del problema, ma anche dalle scelte operate per "favorire" il raggiungimento del risultato ritenuto più interessante.



CONSIDERAZIONI
Il futuro dei carburanti passa sicuramente da queste forme alternative e più rispettose dell’ambiente. L’agricoltura si deve adeguare a questo nuovo mercato che potrebbe portare nuovi orizzonti nel settore agricolo “classico” sempre più in crisi. Il territorio di Tuscania è molto ben preposto ad essere messo a coltura con queste qualità di piante. Particolarmente interessante potrebbe essere la coltivazione delle barbabietole, già effettuata su larga scala in passato, del girasole, della colza e del mais. La coltivazione di queste specie hanno dei vantaggi e degli svantaggi che bisogna considerare attentamente affinché le aziende possano avere un buon margine di guadagno.  Da un punto di vista pratico le aziende agricole della nostra zona potrebbero in breve tempo trasformarsi da prevalentemente cerealicole in produttrici di colza in quanto la maggior parte dei macchinari possono essere riutilizzati per la coltivazione di questa coltura. Di contro c’e da dire che la colza ha costi di coltivazione abbastanza elevati soprattutto per quella invernale che ha bisogno di diserbanti che sono leggermente più costosi degli altri e che vanno impiegati per più trattamenti. Per quanto riguarda i girasoli ed il mais,già coltivato in alcune aziende, la situazione è un po’ più complessa in quanto per la loro coltivazione si devono impiegare dei macchinari ben specifici e che non tutti hanno a disposizione nel loro parco macchine. La trasformazione colturale in questo caso sarebbe più difficoltosa e costosa dal punto di vista degli investimenti a breve termine. Da considerare , in questo caso sono:

  • I minor costi di coltivazione rispetto alla colza esaminata in precedenza;


  • Poter attingere da un grande bagaglio di esperienza nella risoluzione di tutti i problemi che si sviluppano durante la coltivazione.


Infine analizziamo le barbabietole. Questa coltura molto sviluppata negli anni 80 ha trovato uno stop abbastanza netto negli anni a seguire causato soprattutto dalle difficoltà che incontrarono gli imprenditori agricoli nella commercializzazione del prodotto. Con l’impiego di suddetta coltura nel settore dei biocarburanti ed attraverso i contratti precolturali, che verrebbero stipulati dalle ditte produttrici, questo problema verrebbe risolto alla radice.

Il futuro può essere alla nostra portata… sfruttiamo l’occasione!

Torna ai contenuti | Torna al menu