In questo articolo del blog confronteremo gli impatti ambientali del petrolio e della biomassa ed esploreremo il potenziale della biomassa come fonte energetica sostenibile e a emissioni zero.
Interrompete quello che state facendo e guardatevi intorno. Tra gli innumerevoli oggetti che vi circondano, quanti non sono prodotti petrolchimici? I vestiti che indossate, i componenti del computer portatile, l'inchiostro della stampante: la maggior parte degli oggetti sono essi stessi prodotti petrolchimici o non possono funzionare correttamente senza di essi. Non è esagerato dire che la società moderna funziona interamente a petrolio. La maggior parte dei prodotti che utilizziamo quotidianamente dipende da prodotti petrolchimici, con un impatto significativo sulle nostre vite e sull'economia nel suo complesso.
Questa dipendenza dal petrolio aumenta ulteriormente nel settore dei carburanti. Il petrolio viene utilizzato non solo per i trasporti – automobili, aerei, navi – ma anche come materia prima primaria per la produzione di energia. Tuttavia, il petrolio pone diversi problemi quando viene utilizzato come combustibile. Un problema importante è che la sua combustione produce sostanze come anidride carbonica, monossido di carbonio, ossidi di azoto, ossidi di zolfo e idrocarburi, che contribuiscono al riscaldamento globale e causano l'inquinamento atmosferico. Questi problemi vanno oltre le semplici preoccupazioni ambientali, rappresentando una minaccia diretta per la sopravvivenza umana. Oltre a ciò, esistono numerosi altri problemi legati all'inquinamento ambientale. Inoltre, esiste anche il problema intrinseco del petrolio come risorsa finita destinata ad esaurirsi. Pertanto, sentiamo la necessità di trovare risorse che possano sostituire il petrolio senza inquinare l'ambiente. Quindi, quali risorse possono sostituire il petrolio?
Un'alternativa che si sta affermando come valida opzione è la biomassa. La biomassa è una risorsa destinata a sostituire il petrolio e attualmente è utilizzata principalmente come carburante per i trasporti. L'energia da biomassa è riconosciuta come una fonte energetica a zero emissioni di carbonio perché restituisce all'atmosfera l'anidride carbonica assorbita durante la crescita delle piante, completando il ciclo del carbonio. Ciò significa che è una fonte energetica che non aumenta i livelli di anidride carbonica atmosferica, il che la rende un'alternativa valida per affrontare l'attuale crisi energetica e i problemi ambientali.
Il bioetanolo è una forma di energia da biomassa e rappresenta l'80% dei biocarburanti per il trasporto. La sua importanza sta crescendo grazie al Renewable Fuel Standard (RFS), implementato da numerosi paesi in tutto il mondo, che impone la miscelazione di bioetanolo fino al 10% nei carburanti per il trasporto. Questo bioetanolo apre la possibilità di sostituire i combustibili fossili, affermandosi come un pilastro fondamentale della tutela ambientale e della politica energetica sostenibile.
Il bioetanolo viene prodotto a partire da tre principali tipi di materie prime: a base di zucchero, a base di amido e lignocellulosiche. A seconda della materia prima, sono necessari ulteriori processi di produzione. Innanzitutto, le materie prime a base di zucchero, come la canna da zucchero e le barbabietole da zucchero, possono essere utilizzate come alcol combustibile dopo essere state sottoposte a processi di fermentazione e purificazione. La fermentazione prevede l'utilizzo di microrganismi per fermentare lo zucchero estratto dalla materia prima e produrre etanolo. La purificazione è il processo di evaporazione dell'acqua da una soluzione di etanolo e acqua per creare un alcol ad alta concentrazione. Questi due processi sono relativamente semplici, rendendo la produzione di etanolo a partire da materie prime a base di zucchero efficiente ed economica.
Per le materie prime a base di amido, come mais e grano, al processo produttivo utilizzato per le materie prime a base di zucchero viene aggiunta una fase di saccarificazione. Questa fase è necessaria perché, a differenza delle materie prime a base di zucchero in cui il componente principale è lo zucchero, il componente principale delle materie prime a base di amido è l'amido. Le molecole di amido sono troppo grandi per essere consumate direttamente dai microrganismi, rendendo necessaria la conversione in molecole di glucosio più piccole. Questo processo di saccarificazione è catalizzato da enzimi, principalmente dall'amilasi. Una volta che l'enzima di saccarificazione idrolizza l'amido in glucosio, il bioetanolo viene prodotto attraverso processi di fermentazione e purificazione, simili a quelli delle materie prime a base di zucchero. Questo processo è leggermente più complesso rispetto a quello delle materie prime a base di zucchero, ma rimane commercialmente sostenibile.
Le materie prime lignocellulosiche come la paglia di riso o l'erba argentata richiedono un ulteriore pretrattamento prima di essere sottoposte al processo a base di amido. Le materie prime lignocellulosiche sono composte principalmente da cellulosa, che ha una struttura molecolare molto grande e non può essere degradata mediante la sola saccarificazione. Contengono inoltre lignina, un polimero insolubile e refrattario che ostacola la degradazione dei polisaccaridi e riduce la superficie di attività microbica. Pertanto, sono necessari sia il pretrattamento che la saccarificazione. Durante il pretrattamento, la struttura molecolare viene allentata attraverso un trattamento acido o basico ad alte temperature. Successivamente, gli zuccheri vengono degradati utilizzando enzimi come cellulasi e xilanasi. Il bioetanolo viene quindi prodotto attraverso processi di fermentazione e purificazione. Questo processo è più complesso e costoso rispetto a quelli per altre materie prime, rendendone attualmente difficile la commercializzazione.
Abbiamo ora esaminato il processo di produzione del bioetanolo. Come accennato in precedenza, il processo diventa sempre più complesso e richiede passaggi aggiuntivi man mano che si passa da materie prime a base di zucchero a materie prime a base di amido e a materie prime lignocellulosiche. Ciò comporta costi di processo più elevati e, considerando la fattibilità economica, il processo con materie prime lignocellulosiche deve ancora affrontare sfide per la commercializzazione. Tuttavia, le materie prime a base di zucchero e a base di amido presentano dei limiti poiché utilizzano colture alimentari come materie prime, il che le rende costose ed economicamente non sostenibili. Di conseguenza, sono in corso sviluppi tecnologici per ridurre al minimo i costi dei processi lignocellulosici e si stanno sviluppando anche tecniche che utilizzano alghe come materia prima, il che riduce significativamente i costi delle materie prime.
La tecnologia delle biomasse deve ancora affrontare sfide tecniche e presenta lo svantaggio di essere più costosa dei combustibili fossili come il petrolio. Tuttavia, la biomassa ha il potenziale per sostituire il petrolio, una risorsa finita, in un momento in cui le riserve di petrolio sono sempre più esaurite. Inoltre, a differenza dei combustibili fossili, è un combustibile rinnovabile con minori rischi di inquinamento ambientale, il che la rende una questione sempre più importante per il futuro. Lo sviluppo e l'utilizzo di risorse energetiche alternative come la biomassa sono essenziali per un approvvigionamento energetico sostenibile, una questione strettamente legata alla sopravvivenza delle generazioni future. Parallelamente, sono fondamentali anche politiche e supporto tecnologico per migliorare l'efficienza energetica e ridurre al minimo l'impatto ambientale.
