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Biocarburanti
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JUNE 4th, 2018
Si definiscono biocarburanti tutti i combustibili di origine naturale, provenienti da fonti rinnovabili, ovvero da fonti di energia che possono rigenerarsi autonomamente e a costo zero (o quasi) sfruttando quasi unicamente l'energia fornita dal sole.
Inquinamento ambientale top
Rispetto ai combustibili fossili, i biocarburanti sono più puliti perché:
- Non immettono nuova CO2 in atmosfera;
- Non rilasciano zolfo (causa delle piogge acide), idrocarburi policiclici aromatici e metalli pesanti;
- Si previene il rischio di disastri ambientali in caso di incidente (ad esempio, le petroliere rovesciate).
Presentano comunque delle fonti di inquinamento:
- Sostanze quali monossido di carbonio e idrocarburi incombusti vengono comunque immesse in atmosfera;
- Richiedono campi appositamente coltivati per produrre carburante, togliendo risorse alimentari.
Tipologie di biocarburanti top
Oleaginosi
- Olio: In motori a ciclo Diesel, può essere utilizzato olio vegetale quale carburante. Va considerato che la viscosità dell'olio è di molto superiore a quella del gasolio, e mal si sposa con le elevate pressioni e i micrometrici fori degli impianti di iniezione dei moderni motori Diesel. Può essere utilizzato con appositi accorgimenti, quali scambiatori di calore che riscaldano l'olio prima dell'ingresso nell'impianto di iniezione. In questo caso, il motore deve essere avviato e spento a gasolio e solo a motore caldo può essere utilizzato l'olio.
- Biodiesel: Si tratta di un derivato dell'olio naturale. Viene sottoposto a determinati trattamenti chimici (transerestificazione) per poter garantire delle particolari proprietà (infiammabilità, viscosità, contenuto di acqua...). Il biodiesel può essere prodotto anche a partire da olio usato, rappresentando un ottima opportunità di riciclo.
Fermentazione zuccherina
- Bioetanolo: Si tratta di alcol etilico ricavato da biomasse, molto volatile e infiammabile. È largamente usato come carburante in Brasile, dove copre più del 20% della richiesta di combustibili. È prodotto da fonti zuccherine (come barbabietola, canna da zucchero o altro) che vengono trasformate in melassa, che viene poi fatta fermentare. Nel caso di vegetali ricchi di saccarosio si tratta di un operazione semplice, è sufficiente estrarre gli zuccheri con acqua tiepida, mentre in quelli a base di amidi o cellulosa sono necessari enzimi per estrarne lo zucchero contenuto. Durante la fermentazione della melassa, lo zucchero contenuto si trasforma in etanolo. Il tutto va poi distillato, per estrarre l'etanolo dal resto dei costituenti. Questo etanolo potrebbe essere utilizzato puro nei motori a ciclo Otto. In realtà, la combustione dell'etanolo richiede un rapporto stechiometrico diverso rispetto a quella della benzina, i veicoli richiederebbero quindi delle modifiche all'impianto di alimentazione.
- Metanolo: Viene ricavato tramite sintesi dell'ossido di carbonio. La fonte di carbonio utilizzata è metano o carbone. Il metanolo può essere utilizzato:
- Come carburante, in miscela con la benzina, a varie percentuali, su motori appositamente modificati.
- Come reagente, per produrre biodiesel
- Come carburante per produrre corrente elettrica, in apposite celle a combustibile
- Come additivo per la benzina, in sostituzione del piombo tetraetile.
Rispetto all'etanolo presenta una elevata tossicità per ingestione (letale per l'uomo, anche in piccole dosi) e inalazione. Le emissioni di inquinanti allo scarico sono del tutto simili a quelle dell'etanolo. L'utilizzo prevalente del metanolo si trova nella produzione di MTBE, da usare come additivo per la benzina. In ambito sportivo viene utilizzato puro come carburante nei motori delle moto da speedway. Grazie all'elevato potere antidetonante del metanolo, possono essere raggiunti rapporti di compressione di 18:1 (contro il 10-12:1 usato normalmente per la benzina), migliorando il rendimento termico e quindi la potenza.
- Il caso Brasile: In Brasile si è iniziato a produrre etanolo per autotrazione durante gli anni '70, con lo scopo di ridurre la dipendenza da petrolio del paese. Successivamente, con il ribasso del prezzo del petrolio e il rialzo del prezzo dello zucchero, si assiste ad una riduzione delle auto ad alcol a favore della benzina. Con il nuovo aumento del prezzo del petrolio a partire dagli anni 2000, la produzione di auto ad alcol è nuovamente aumentata, sebbene non ai livelli degli anni '70. Oggi, circa il 20% delle auto circolanti sono Flex-Fuel, ovvero possono funzionare al 100% alcol, 100% benzina oppure una qualsiasi percentuale tra i due.
Digestione anaerobica
Biogas: Si tratta di un gas ricavato da biomasse composto prevalentemente da metano. In percentuali minori contiene anidride carbonica, idrogeno, azoto. Si può ricavare da qualunque sostanza organica tramite digestione anaerobica: la biomassa viene accumulata in appositi serbatoi, chiamati digestori, dove i batteri anaerobici la "digeriscono" producendo gas. Questo gas viene aspirato e può essere utilizzato direttamente in turbine o motori a gas per realizzare elettricità, oppure può essere compresso e accumulato per essere poi venduto. Trova impiego nello smaltimento dei rifiuti domestici, che possono essere riciclati creando gas, e fanghi (la parte solida non trasformata in gas) che vengono utilizzati come fertilizzanti.
Biocarburanti dalle alghe
Esiste una particolare specie di microalga che contiene fino al 50% di olio, con un efficienza del 20-30% superiore rispetto alle colture di colza o girasole. Sarebbe sufficiente il 4% del territorio americano per produrre tanto biodiesel da alghe da soddisfare l'attuale fabbisogno americano di petrolio. Inoltre, queste crescono molto bene in zone desertiche a forte irraggiamento solare, si possono quindi sfruttare terreni altrimenti non utilizzabili per altri generi di colture. Attualmente si tratta di una tecnologia immatura.
Bibliografia top
- BIOcarburanti fai-da-te, Roy Virgilio, Editrice Aam Terra Nuova, 2008
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