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Il Bioetanolo di seconda generazione: sviluppi nel mondo

  • Intervistato: Franco Cotana

Intervista a Franco Cotana – Direttore Centro Nazionale di Ricerca sulle Biomasse, Università di Perugia

di Viviana Marchitelli

I biocombustibili di prima generazione sono prodotti a partire da materie prime agroalimentari; in particolare il bioetanolobioetanolo
Biocombustibile prodotto mediante un processo di fermentazione alcolica di prodotti agricoli ricchi di zucchero o amido (per esempio la canna da zucchero, la barbabietola da zucchero, il mais, l’orzo, il grano, le patate, ecc..) o da residui ricchi di cellulosa. Il bioetanolo presenta caratteristiche fisico-chimiche simili alla benzina e questo permette un suo utilizzo nelle miscele in percentuali fino al 20%.
deriva dalla fermentazionefermentazione
Insieme di processi chimici che consistono nella trasformazione dello zucchero contenuto nelle biomasse in etanolo, ad opera di particolari microrganismi.
alcolica di prodotti ricchi di zuccheri e amidi.I biocombustibili di seconda generazione sono generati da materie prime che non hanno impatto sulla filiera alimentare, ovvero da biomasse legnose. La tecnologia impiegata per la produzione di bioetanolo di seconda generazione sfrutta l’azione di enzimi per convertire il materiale ligneo della biomassabiomassa
In generale si identifica con biomassa tutto ciò che ha matrice organica ad eccezione delle plastiche e dei materiali fossili. Come indicato nel decreto legislativo del 29 Dicembre 2003 n. 387, per biomassa si intende ” la parte biodegradabile dei prodotti, rifiuti e residui provenienti dall’agricoltura (comprendente sostanze vegetali e animali) e dalla silvicoltura e dalle industrie connesse, nonchè la parte biodegradabile dei rifiuti industriali e urbani “. Ciò che accomuna le diverse tipologie di biomassa è la presenza di carbonio che mette a disposizione un elevato potere calorifico eventualmente sfruttabile per fini energetici.
che, in una fase successiva, viene sottoposto a fermentazione.
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– Quali sono le novità del settore? Lo chiediamo al prof Franco Cotana, presidente Centro Ricerca sulle biomasse- Università di Perugia, che di recente ha partecipato al Bioenergy International Canada Expo & Conference sul mercato e l’industria dei biofuels.

La mostra e il convegno sono stati occasione per approfondire alcuni aspetti legati al settore dei biofuels, in Canada e non solo, dal quadro normativo allo sviluppo di infrastrutture adeguate, dall’analisi dei costi e delle opportunità di investimento alle nuove tecnologie. In particolare, è stata molto interessante la visita ad un impianto pilota della Lignol per la produzione integrata di bioetanolo di seconda generazione a partire da biomassa ligneo-cellulosica derivante dalle foreste canadesi. Questo è un processo innovativo perché a monte della fase di fermentazione associa un pretrattamento per eliminare la lignina dalla biomassa attraverso particolari microrganismi. È una tecnologia che si sta consolidando e il Canada è uno dei primi Paesi ad investire in tal senso.

– Quali sono i potenziali vantaggi dei biofuels di seconda generazione per quanto riguarda il bilancio energeticobilancio energetico
Rappresentazione dei flussi energetici (produzione, importazione, trasformazione, utilizzazione, esportazione) di una certa area (ad esempio uno Stato o una Regione) o di un soggetto (ad esempio un Gruppo aziendale, un’unità abitativa, ecc…) in un periodo di tempo definito. Esistono diversi tipi di bilanci energetici a seconda che si consideri energia primaria o energia elettrica. Nel bilancio energetico vengono indicate le diverse quantità di energia necessarie al soddisfacimento del fabbisogno: in tal senso esso può rappresentare un valido strumento di controllo dei consumi e, di conseguenza, di risparmio energetico.
complessivo e l’impatto ambientaleimpatto ambientale
L’insieme degli effetti (diretti e indiretti, nel breve o nel lungo termine, positivi o negativi, ecc..) che l’avvio di una determinata attività ha sull’ambiente naturale circostante.
, rispetto a quelli di prima generazione?

I biocombustibili di prima generazione hanno bassi rendimenti energetici, nel senso che l’energiaenergia
Fisicamente parlando, l’energia è definita come la capacità di un corpo di compiere lavoro e le forme in cui essa può presentarsi sono molteplici a livello macroscopico o a livello atomico. L’unità di misura derivata del Sistema Internazionale è il joule (simbolo J)
totale spesa in tutte le fasi della filiera (aratura, semina, raccolta, lavorazione) è minore o uguale all’energia che si ricava. Questo significa che il margine di “guadagno energetico” è basso, se non nullo. Ciononostante finora hanno rappresentato un’opzione conveniente dal punto di vista economico, anche alla luce dei prezzi competitivi del gasoliogasolio
Prodotto derivante dalla distillazione del petrolio greggio. Viene utilizzato soprattutto per alimentare motori Diesel oppure negli impianti di riscaldamento civile. Nei motori Diesel, detti anche ad accensione spontanea, il gasolio viene iniettato nel cilindro dove trova aria molto compressa (anche 40 volte la pressione ambiante). Per poter essere impiegato nei motori il gasolio deve avere determinate caratteristiche, per esempio una buona capacità di accensione (soprattutto alla basse temperature) e un opportuno potere lubrificante.
, ma non saranno sostenibili nel medio-lungo termine. Con i combustibili di seconda generazione invece l’energia che si ricava è da 5-8 volte superiore a quella spesa nella filiera e quindi rappresentano il futuro.

– E le barriere tecnologiche poste allo sviluppo di questi biocombustibili?

L’efficienza della filiera dipende dagli enzimi con i quali l’impianto deve essere continuamente rifornito e che attualmente hanno costi rilevanti perché sono poche le aziende che li producono e non c’è concorrenza. Gli enzimi permettono la trasformazione della cellulosa contenuta nella biomassa in zuccheri che, successivamente, fermentano grazie a particolari lieviti. Sono necessari, dunque, maggiori investimenti nella ricerca biotecnologica per ottimizzare i processi di conversioneprocessi di conversione
Insieme dei processi che avvengono in raffineria e che permettono di ottenere le frazioni leggere del petrolio a partire da quelle pesanti. I principali processi di conversione sono il cracking, il visbreaking , il coking (per la produzione di petcoke) e la gasificazione dei residui di raffineria. In un contesto generale il termine indica, comunque, tutti i processi (chimici o fisici) che comportano la trasformazione di una determinata materia prima per scopi prefissati.
.

– Ci sono delle differenze dal punto di vista della filiera tra biofuels di prima e seconda generazione? E dal punto di vista delle infrastrutture?

I biofuels di prima generazione, derivanti prevalentemente dalla canna da zucchero, sono stati largamente sviluppati e prodotti in Brasile. La loro sostenibilità economica è dovuta in misura consistente dall’ampia disponibilità di manodopera a basso costo in questo Paese. I biocombustibili di seconda generazione, invece, hanno come matrice di partenza piante erbacee a rotazione annuale come il miscanto e la paglia e la loro filiera produttiva si basa su un livello di meccanizzazione efficiente. Si tratta di attrezzature già esistenti, da riadattare in minima misura. Anche le infrastrutture esistono già, andrebbero soltanto potenziate per favorire una migliore logistica. Ad esempio, si sta valutando l’adozione di mezzi ferroviari per l’approvvigionamentoapprovvigionamento
Insieme di attività finalizzate al reperimento dei quantitativi materie prime necessarie allo svolgimento delle attività economico-produttive di un Paese consumatore.
di biomassa, perché ritenuti più sicuri.

– Una delle problematiche etiche aperte dallo sviluppo dei biofuels di prima generazione è quella della cosiddetta land competition. In che modo i biofules di seconda generazione possono contribuire a risolvere tale questione?

Il rischio che le colture destinate alla produzione di biocombustibili sottraggano spazio alle colture alimentari è effettivamente di grande rilevanza etico-sociale. Il mais da cui deriva il bioetanolo è un prodotto alimentare, così come gli oli vegetalioli vegetali
Oli ricavati dai semi delle piante oleaginose generalmente utilizzati nelle industrie alimentari, ma che possono trovare impiego anche per scopi di generazione elettrica o calore (previo ulteriore trattamento). Esempio di oli vegetali sono l’olio di palma, di colza, di girasole o di soia.
(olio di colza e di girasole) per la produzione di biodieselbiodiesel
Biocombustibile derivato da un processo chimico applicato agli oli vegetali (colza, girasole, palma, noce di cocco, soia, …) ma anche ai grassi animali provenienti dall’industria della carne. Esso può essere utilizzato, puro o in miscela (5-20%), come sostituto del gasolio nel settore dei trasporti e del riscaldamento senza modificare motori e caldaie, consentendo una riduzione significativa di emissioni rispetto al gasolio minerale.
. Nel caso dei biocombustibili di seconda generazione, il problema della land competition sarebbe superato, perché le colture dedicate andrebbero ad occupare terreni marginali dove oggi crescono solo sterpaglie. In Italia esistono 3-4 milioni di ettari abbandonati, non destinati all’agricoltura perché poco fertili.

– L’utilizzo di biofuel di seconda generazione eviterebbe quindi anche la deforestazione?

Si, proprio perché si andrebbe ad utilizzare quella “nicchia” di terreni non sfruttati più dagli agricoltori da almeno 10-15 anni. Semplicemente non ce ne sarebbe bisogno. Anche se c’è da dire che anche le ramaglie di foresta derivanti dalle rotazioni potrebbero costituire un’ottima risorsa bioenergetica.

– Quando i biofuels di seconda generazione saranno commercialmente disponibili? E soprattutto quando diventeranno competitivi con il petroliopetrolio
Combustibile di colore da bruno chiaro a nero, costituito essenzialmente da una miscela di idrocarburi. Si è formato per azioni chimiche, fisiche e microbiologiche da resti di microorganismi (alghe, plancton, batteri) che vivevano in ambiente marino addirittura prima della comparsa dei dinosauri sulla terra. I principali composti costituenti del petrolio appartengono alle classi delle paraffine, dei nafteni e degli aromatici, che sono composti organici formati da carbonio e idrogeno e le cui molecole sono disposte secondo legami di varia natura.
?

Dal punto di vista tecnologico non siamo lontani dalla commercializzazione. La principale incognita resta quella degli enzimi. Studi recenti dimostrano comunque che gli investimenti legati alla produzione di biofuel di seconda generazione hanno tempi di ritorno contenuti. Per quanto riguarda la competitività con il petrolio, entro un anno o due il bioetanolo di seconda generazione potrà essere disponibile come additivoadditivo
Sostanza che in piccole quantità viene aggiunta al combustibile allo scopo di migliorarne le prestazioni. Sostanze aggiunte in quantità elevata, normalmente superiore all’1%, sono dette componenti.
per le benzine a prezzi concorrenziali. Per il biodiesel di seconda generazione, invece, saranno necessari tempi più lunghi dati i costi ancora elevati di produzione.

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