Esistono diversi tipi di biocarburanti ottenuti da materie prime rinnovabili. In questo articolo ci concentreremo su biocarburanti cellulosici, un tipo di biocarburante prodotto da rifiuti agricoli, legno ed erbe a crescita rapida. Questi materiali possono essere trasformati in una varietà di biocarburanti, compresi quelli adatti ai motori di veicoli e aerei.
In questo articolo descriveremo cosa sono i biocarburanti cellulosici, le loro caratteristiche e il loro processo produttivo, fornendo una visione completa dell’argomento.
Cosa sono i biocarburanti cellulosici
Al giorno d’oggi, la necessità di liberarsi dalla dipendenza dai combustibili fossili è sempre più evidente. Il petrolio, ad esempio, genera rischi economici, ambientali e di sicurezza a livello globale. Sebbene l’attuale modello economico continui a sostenere l’uso del petrolio, è fondamentale trovare nuove fonti di energia rinnovabile che possano sostituirlo, soprattutto per i trasporti, che rappresentano una delle principali fonti di emissioni di gas serra.
I biocarburanti cellulosici, in questo contesto, rappresentano un'opzione promettente. A differenza dei biocarburanti di prima generazione, ottenuti da colture come mais e soia, i biocarburanti cellulosici provengono da parti di piante non commestibili, come steli, foglie e residui di legno.
I biocarburanti cellulosici appartengono alla seconda generazione di biocarburanti e il loro principale vantaggio è che non competono con le colture destinate all’alimentazione, il che li rende una soluzione più sostenibile e praticabile a lungo termine.
Bilancio delle emissioni di gas serra
Uno dei principali svantaggi dei biocarburanti di prima generazione è il loro limitato impatto positivo sulla riduzione dei gas serra, poiché il processo di produzione di biocarburanti dal mais o dalla canna da zucchero, essendo ad alta intensità energetica e chimica, mitiga in gran parte i benefici ambientali ottenuti dalla sostituzione dei combustibili fossili. .
D'altra parte, i biocarburanti cellulosici possono ottenere a bilancio molto più positivo delle emissioni dei gas serra. Questo perché i materiali cellulosici come gli scarti di legno, la paglia di grano e gli stocchi di mais sono già disponibili come sottoprodotti di altre attività agricole, riducendo così le emissioni aggiuntive causate dalla coltivazione, dallo sfruttamento e dall’uso del territorio.
A differenza delle colture alimentari, molti dei materiali utilizzati per la produzione di biocarburanti cellulosici non richiedono terreni fertili e molte delle specie di colture energetiche a rapida crescita possono essere coltivate su terreni marginali o contaminati, contribuendo ulteriormente al recupero del suolo.
Produzione di biocarburanti cellulosici
La produzione di biocarburanti cellulosici si basa principalmente sulla scomposizione della cellulosa nei suoi componenti di base, che vengono poi fermentati per produrre biocarburanti liquidi. La cellulosa è un polimero complesso presente nelle pareti cellulari delle piante ed è costituito da lunghe catene di molecole di zucchero. Per estrarre queste molecole di zucchero, la cellulosa deve essere scomposta in un processo che può essere chimico o enzimatico.
Nel caso dei biocarburanti di prima generazione, il processo è più diretto, poiché viene utilizzata biomassa commestibile (carboidrati semplici come quelli presenti nel mais o nella canna da zucchero), che facilitano la fermentazione. Tuttavia, abbattere l’impalcatura molecolare della cellulosa richiede progressi scientifici e tecnologici molto più complessi.
Processo di generazione di energia tramite biomasse cellulosiche
Il processo inizia con il decomposizione della biomassa in molecole più piccole, che vengono successivamente raffinate per produrre biocarburanti liquidi. Esistono diverse modalità a seconda della temperatura alla quale viene effettuata la lavorazione:
- Il metodo a bassa temperatura (50-200 gradi): Questo metodo produce zuccheri che possono essere fermentati in etanolo e altri combustibili, simile al processo utilizzato nella produzione di biocarburanti di prima generazione.
- Il metodo ad alta temperatura (300-600 gradi): Produce bioolio, che può essere raffinato in benzina o diesel.
- Il metodo ad altissima temperatura (oltre 700 gradi): Produce gas che possono poi essere trasformati in combustibili liquidi.
Ciascun metodo presenta vantaggi e limiti, a seconda del tipo di biomassa iniziale. In generale, è stato riscontrato che materiali come il legno funzionano meglio a temperature più elevate, mentre le erbe aromatiche si trasformano meglio a temperature più basse.
Un aspetto chiave della conversione della cellulosa in biocarburante è la rimozione dell’ossigeno dalle catene molecolari della cellulosa, che aiuta ad aumentare la densità energetica del biocarburante finale. Questo processo di conversione ha il potenziale per generare una fonte di energia rinnovabile che non solo è efficiente, ma è anche sostenibile.
D’altro canto, si stima che tecniche avanzate di fermentazione e decomposizione dei rifiuti cellulosici potrebbero consentire a un Paese come gli Stati Uniti di produrre fino a 1.200 miliardi di tonnellate di biomassa cellulosica secca all’anno, che equivalgono a circa 400.000 miliardi di litri di biocarburanti. ogni anno, sufficiente a coprire quasi la metà del suo attuale fabbisogno di carburante liquido.
Con il progredire della ricerca, le tecnologie per la conversione della biomassa cellulosica stanno migliorando in modo significativo. La produzione su scala industriale di biocarburanti cellulosici deve ancora affrontare alcune sfide tecniche, ma le prospettive sono ottimistiche.
Sfide e opportunità dei biocarburanti cellulosici
Sebbene biocarburanti cellulosici Offrono numerosi vantaggi, ma il loro sviluppo deve affrontare sfide significative. La sfida principale è il costo di produzione, che rimane più elevato rispetto ai combustibili fossili. Questo è il risultato dei complessi processi tecnologici necessari per decomporre la cellulosa e trasformare la biomassa in biocarburanti liquidi.
Un'altra sfida importante è la necessità di sviluppare impianti industriali specifici per la lavorazione della biomassa cellulosica. Le raffinerie convenzionali non sono adatte alla lavorazione della biomassa cellulosica, richiedendo ulteriori investimenti nelle infrastrutture.
Nonostante queste sfide, le opportunità offerte dai biocarburanti cellulosici sono vaste. Riducono la concorrenza diretta con le colture alimentari, riducono le emissioni di gas serra e utilizzano materie prime che altrimenti verrebbero gettate via, come scarti di legno, paglia e rifiuti agricoli.
Con l’avanzare della tecnologia, i biocarburanti cellulosici sono considerati un’opzione praticabile e sostenibile per soddisfare il fabbisogno energetico mondiale, riducendo la dipendenza dai combustibili fossili e mitigando gli effetti del cambiamento climatico.
I biocarburanti cellulosici rappresentano un’opzione promettente in un mondo alla ricerca di alternative sostenibili ai combustibili fossili. Con l’avanzamento delle tecnologie di produzione, è probabile che questi biocarburanti svolgano un ruolo sempre più importante nel mix energetico globale.