Quali sono i pro ei contro di etanolo biocarburante?
Usiamo energia ogni giorno. Lo usiamo per accendere le luci, per riscaldare le nostre case e per alimentare le auto. La maggior parte dell’energia del mondo proviene dalla combustione di combustibili fossili. Ma scienziati e ingegneri sono alla ricerca di alternative più sostenibili.
I biocarburanti stanno diventando un’alternativa popolare alle tradizionali risorse di combustibili fossili. Ma come con qualsiasi nuova tecnologia, è importante valutare i pro ei contro. Consideriamo alcuni di questi.
Che cos’è il biocarburante e come viene utilizzato?
I biocarburanti sono derivati da materiali vegetali e rifiuti animali recentemente morti o vivi. Questo differisce dai combustibili fossili, che derivano da piante e animali morti da tempo. I biocarburanti più comunemente usati sono l’etanolo e il biodiesel. Sono prodotti da piante che di solito vengono coltivate come colture. Queste piante costituiscono la biomassa che viene utilizzata come materia prima nella produzione di biocarburanti. La materia prima è qualsiasi materiale utilizzato per produrre biocarburanti. In Nord America, il mais è il principale tipo di materia prima utilizzata nella produzione di etanolo.
Per produrre etanolo dal mais, il primo passo è quello di abbattere l’amido. L’amido è un carboidrato complesso. Per produrre etanolo, deve essere suddiviso in zuccheri semplici come destrosio e glucosio. Un processo chiamato fermentazione converte quindi questi zuccheri in etanolo.
Lo sapevate?
Il lievito fermenta lo zucchero in etanolo in condizioni anaerobiche. Ciò significa che il processo può avvenire senza ossigeno!
Il biodiesel è ottenuto da oli vegetali o grassi animali. Una reazione chiamata transesterificazione è responsabile della conversione degli oli vegetali in biodiesel. La transesterificazione è la reazione di un alcol con olio o grasso per produrre esteri alchilici di acidi grassi, altrimenti noti come biodiesel.
Le bioraffinerie canadesi hanno la capacità di produrre 1,7 miliardi di litri di etanolo all’anno. La maggior parte di questo è mescolato in benzina. La maggior parte dei veicoli a benzina costruiti dal 1980 può funzionare con una miscela di etanolo fino al 10% (E10) senza alcuna modifica del motore. Alcune compagnie automobilistiche nordamericane producono veicoli a combustibile flessibile, o Flex-Fuel, con motori modificati. Questi motori possono utilizzare miscele fino all ‘ 85% di etanolo e al 15% di benzina (E85).
Lo sapevate?
Gli Stati Uniti e il Brasile sono i leader mondiali nella produzione di biocarburanti. Insieme, producono il 70% dei biocarburanti del mondo!
Le normative canadesi sui carburanti rinnovabili sono state emanate nel 2010. Richiedono che il combustibile fossile non rinnovabile contenga una media del 5% di contenuto di combustibile rinnovabile. Tale livello del 5% è attualmente raggiunto con etanolo di mais e grano (E5). Che dire della miscela E85 che può essere utilizzata nei veicoli Flex-Fuel? Alcune aziende canadesi con grandi flotte di veicoli utilizzano E85. Ma non è ancora ampiamente disponibile. Ci sono solo una manciata di stazioni di servizio in Canada che vendono E85. Al contrario, ci sono oltre 3 000 stazioni di servizio con pompe E85 negli Stati Uniti Che possono sembrare molto. Ma è ancora meno del 2% delle stazioni di carburante totali.
Quali sono i vantaggi dei biocarburanti?
L’etanolo è considerato una risorsa energetica rinnovabile. Questo perché nuove colture possono essere coltivate per ricostituire la materia prima necessaria per farlo. D’altra parte, i combustibili fossili impiegano milioni di anni per produrre. Sono considerati una risorsa non rinnovabile perché una volta esauriti, il gioco è fatto!
Uno dei principali vantaggi dell’uso dei biocarburanti è la riduzione delle emissioni di gas serra (GHG). Nel 2017, i settori del petrolio e del gas e dei trasporti hanno rappresentato oltre il 50% delle emissioni totali di gas serra del Canada. La maggior parte di questi erano anidride carbonica (CO2) rilasciata bruciando combustibili fossili, come la benzina.
Qual è il ciclo del carbonio?
Il ciclo del carbonio è responsabile del ciclo del carbonio in tutto l’ambiente. Tutta la materia organica contiene carbonio. Quando piante e animali muoiono, il carbonio viene intrappolato sottoterra mentre si trasforma in combustibili fossili. Ciò significa che i combustibili fossili sono un dissipatore di carbonio. Quando i combustibili fossili vengono bruciati, il carbonio viene rilasciato nell’aria sotto forma di anidride carbonica (CO2).
Versione grafica
Nel ciclo del carbonio, il carbonio si sposta dall’atmosfera ai sedimenti sulla Terra e viceversa. Quando il carbonio raggiunge la Terra, il carbonio organico disciolto entra sia nell’oceano profondo che nell’oceano di superficie. Il carbonio viene rilasciato nell’atmosfera attraverso processi naturali, come la fotosintesi della vegetazione, e attraverso processi causati dall’uomo, come i processi industriali che producono combustibili fossili.
La CO2 che viene rilasciata nell’atmosfera quando i combustibili fossili vengono bruciati produce potenti GHG. Questi GHG contribuiscono al cambiamento climatico. Sfortunatamente, non c’è modo di trasformare la CO2 in combustibili fossili.
La CO2 viene prodotta anche quando i biocarburanti vengono bruciati. Ma parte della CO2 rilasciata bruciando biocarburanti viene assorbita dal nuovo raccolto di materia prima attraverso il processo di fotosintesi. La CO2 è incorporata nelle molecole di zucchero che le piante producono. Questi alla fine saranno riconvertiti in biocarburanti. Per questo motivo, l’etanolo è considerato neutro al carbonio.
Lo sapevate?
È stato trovato che l’etanolo produce il 25% in più di energia rispetto a quella immessa nella sua produzione e il biodiesel produce un enorme 93%!
Quali sono i contro dei biocarburanti?
Anche i biocarburanti suscitano preoccupazioni. Alcune preoccupazioni includono il bilancio energetico, il dibattito tra cibo e carburante e la disponibilità di biocarburanti.
I biocarburanti hanno un bilancio energetico negativo o un bilancio energetico positivo?
L’etanolo stesso è considerato carbon neutral. Ma il processo di produzione non lo è. I combustibili fossili sono spesso utilizzati durante tutto il processo di produzione di biocarburanti. Ad esempio, i trattori degli agricoltori usano il gasolio. I camion che trasportano la materia prima alle bioraffinerie utilizzano gasolio. Le bioraffinerie stesse a volte usano combustibili fossili per l’energia. Se l’energia in ingresso per produrre un combustibile è maggiore dell’energia in uscita, tale combustibile ha un bilancio energetico negativo. Non va bene. Se l’energia in uscita è maggiore dell’energia in ingresso, il carburante ha un bilancio energetico positivo. Questo è buono.
Gli scienziati devono fare analisi del ciclo di vita per comprendere appieno l’impatto dei biocarburanti sui gas a effetto serra rispetto ai combustibili fossili. Nei primi giorni della produzione di etanolo, molti studi hanno scoperto che aveva un bilancio energetico negativo. Tuttavia, recenti analisi del ciclo di vita canadese e americano hanno trovato un bilancio energetico modestamente positivo nell’industria della produzione di etanolo di mais. Il miglioramento è in gran parte dovuto a bioraffinerie più recenti ed efficienti dal punto di vista energetico.
Che cos’è il dibattito “Cibo contro carburante”?
I biocarburanti sono dotati di alcune preoccupazioni economiche ed etiche. In particolare, cosa succede se le persone usano terreni coltivati per coltivare biomassa combustibile invece di cibo? Questo riguarda la sicurezza alimentare. I critici dei biocarburanti di prima generazione sostengono che l’utilizzo di colture alimentari per la produzione di carburante aumenta i prezzi dei prodotti alimentari. Ciò rende più difficile per le persone permettersi di mangiare in modo sano.
Una merce è qualcosa di prezioso che viene acquistato, venduto o scambiato. Diamo un’occhiata all’esempio di una merce: mais.
Il mais è una materia prima rinnovabile. Ma alcuni raccolti hanno più successo di altri. Ciò significa che la sua offerta può variare. Quando le condizioni agricole sono buone, ci può essere un sacco di mais. Ci può essere abbastanza per il cibo umano, mangimi per animali, e la produzione di biocarburanti. Ma a volte i raccolti soffrono a causa di condizioni come siccità, inondazioni e periodi freddi. In questi momenti, la fornitura di mais può scendere. E quando l’offerta di una merce scende, il prezzo sale.
Naturalmente, questo dibattito “Cibo contro carburante” ha un altro lato. Alcuni studi dimostrano che lo spreco alimentare globale è un problema molto più grande per la sicurezza alimentare rispetto alla concorrenza con i biocarburanti. Alcuni scienziati hanno persino suggerito che il cibo che normalmente andrebbe sprecato dovrebbe essere deviato invece nell’industria dei biocarburanti.
I biocarburanti possono influenzare il cibo e le risorse anche per altri organismi. Ci vuole molta terra per produrre biocarburanti. La bonifica dei terreni per l’agricoltura può avere un grande impatto sull’ambiente e sulla vita vegetale e animale che vi vive.
Riassumendo
Non ci sono certamente risposte facili quando si tratta del dibattito tra combustibili fossili e biocarburanti. La catena alimentare globale e l’industria dei biocarburanti sono interconnessi in modi complicati. Ma le persone sono sempre più consapevoli dei possibili inconvenienti dei biocarburanti a base di colture alimentari di prima generazione. C’è anche una spinta verso i biocarburanti di seconda generazione invece. Questi utilizzano materie prime non alimentari come rifiuti agricoli, ristoranti e municipali.