"Biocarburante" è una parola d'ordine importante nei circoli dei trasporti in questi giorni, e per una buona ragione. Il carburante di origine vegetale può essere prodotto quasi ovunque, proviene da una risorsa rinnovabile e spesso produce emissioni più pulite rispetto al carburante a base di petrolio. Con le tendenze internazionali che oscillano verso il trasporto sostenibile, combustibili come l'etanolo a base di mais e il biodiesel di soia, panico verga e olio di palma sembrano un buon passo verso autostrade più pulite ed ecologiche.
Ma i biocarburanti non sono completamente gratuiti. Un certo numero di fattori influisce sul costo di qualsiasi carburante, sia in termini economici che ambientali, e il biocarburante non sempre risulta essere l'opzione più sostenibile. È vero, un combustibile di origine vegetale proviene da una fonte rinnovabile, mentre i combustibili fossili finiranno per esaurirsi. Ma tieni conto di una serie di altri aspetti complicati e il biocarburante spesso ha un prezzo elevato.
Molte colture comuni potrebbero produrre economicamente biocarburanti in alcune parti del mondo. Ma in altre regioni, le stesse piante sarebbero impossibili - o estremamente costose - da coltivare. Allo stesso modo, i fertilizzanti, l'acqua e la terra necessari per produrre biocarburanti sufficienti a ridurre significativamente il consumo di combustibili fossili possono creare altri problemi, che vanno dall'aumento dell'inquinamento alla diminuzione dell'accesso al cibo.
I biocarburanti e il processo di integrazione nelle nostre abitudini di utilizzo del carburante possono essere costosi. Diamo un'occhiata ad alcuni degli svantaggi dei biocarburanti e otteniamo una nuova prospettiva sui combustibili che potremmo vedere di più in futuro.
ContenutiQuesto riguarda le piccole mappe multicolori sul retro dei pacchetti di semi. Le strisce irregolari che si estendono da est a ovest sono zone di crescita:regioni in cui l'approvvigionamento idrico, la temperatura e la luce solare creano climi ospitali per alcuni tipi di piante. Se vivi nella Zona 5, ad esempio, probabilmente avrai problemi a coltivare una pianta che richiede la lunga stagione di crescita e il calore elevato della Zona 10 [fonte:Burpee].
Le colture di biocarburanti non sono diverse dalle petunie o dai peperoni in questo senso. Alcune colture cresceranno meglio in alcune regioni e potrebbero non crescere affatto in altre. E mentre la gamma di colture petrolifere considerate vitali per la produzione di biocarburanti è sufficientemente ampia da adattarsi alla maggior parte delle zone di coltivazione, le colture più produttive semplicemente non cresceranno ovunque. I consumatori che vivono in una regione a bassa produzione dovrebbero farsi trasportare o convogliare biocarburanti verso di loro, aumentando sia i costi che la quantità di emissioni prodotte nella produzione e nei trasporti [fonte:Pimentel].
I ricercatori stanno lavorando per aumentare i raccolti di biocarburanti da colture resistenti alle intemperie [fonte:Lau]. Ma più o meno allo stesso modo in cui le arance non saranno mai una coltura da reddito in Alaska, ci saranno sempre alcune regioni che semplicemente non possono sostenere la produzione su larga scala di colture ricche di biocarburanti.
Chiedi a qualsiasi studente delle elementari di cosa ha bisogno una pianta per crescere e probabilmente menzionerà due cose:luce solare e acqua. Mentre il primo è un po' al di fuori del controllo dei produttori di biocarburanti, il secondo è al centro di un potenziale grave inconveniente dei combustibili di origine vegetale:il fabbisogno idrico di alcune colture che producono biocarburanti potrebbe esercitare una pressione insostenibile sulle risorse idriche locali se non gestito saggiamente.
Uno studio del 2009 suggerisce che, nella fretta di produrre abbastanza etanolo a base di mais per soddisfare i requisiti federali di energia alternativa, la domanda di biocarburanti sta già mettendo sotto stress le forniture di acqua dolce nelle Grandi Pianure e nel centro sud-ovest [fonte:McKenna]. Al centro del problema c'è il fabbisogno idrico relativamente elevato del mais. I ricercatori stanno studiando modi per ingegnerizzare geneticamente colture meno assetate e pianificare attentamente quali colture di biocarburanti piantare in una determinata regione può mitigare questo problema [fonte:Lau]. Ma la produzione su larga scala di biocarburanti, in particolare utilizzando il mais e nelle parti aride del mondo, dovrà condividere le limitate risorse idriche con il fabbisogno di acqua potabile e di irrigazione.
La produzione di biocarburanti utilizzando colture alimentari come mais, soia e sorgo ha il potenziale per alterare drasticamente l'accesso del mondo a cibo a prezzi accessibili. La semplice economia della domanda e dell'offerta di biocarburanti, ad esempio aumentare la domanda di mais e il mais diventa più costoso, può rappresentare una minaccia per la sicurezza alimentare di alcune regioni , o l'accesso a cibo nutriente a prezzi accessibili per la popolazione della regione [fonte:Naylor].
L'aumento della domanda di colture alimentari e di biocarburanti può avere un effetto positivo per i produttori di colture, sotto forma di prezzi più elevati per i loro prodotti. Ma quel prezzo scende rapidamente ai consumatori. Un allevatore di maiali, ad esempio, potrebbe dover pagare qualche dollaro in più per staio per acquistare mais per nutrire il suo bestiame. Ciò si traduce direttamente in pancetta e prosciutto più costosi al negozio di alimentari [fonte:Carey]. Per i miliardi di persone che vivono con pochi dollari al giorno, anche un piccolo aumento dei prezzi dei generi alimentari potrebbe mettere a rischio il loro accesso a una corretta alimentazione.
Un modo per contrastare questo problema risiede nella semplice diplomazia:la globalizzazione del commercio mondiale significa che ora è più facile che mai spostare le scorte di cibo da una parte all'altra del mondo in risposta all'aumento della domanda. Tuttavia, il facile accesso alle importazioni di cibo e la facilità di esportazione dipendono da un'ampia gamma di fattori politici e sociali. Fare affidamento sui prodotti provenienti da metà del mondo per sfamare una nazione affamata è un prezzo rischioso da pagare per un'integrazione diffusa dei biocarburanti nelle forniture energetiche mondiali.
Sembrava un'idea vantaggiosa per tutti:la domanda europea di biocarburanti era destinata a crescere, spinta in parte dalle normative volte a ridurre le emissioni di gas serra. I ricercatori del settore avevano trovato una risposta nell'olio di palma, una fonte di biocarburante relativamente facile da produrre. I proprietari delle piantagioni hanno preparato le loro operazioni per soddisfare la domanda...
… e ne seguì il caos ambientale. Secondo alcune stime, l'espansione delle piantagioni di olio di palma indonesiane ha causato la stragrande maggioranza della deforestazione di quella nazione alla fine degli anni '80 e '90. E le pratiche di produzione ad alto consumo - lo spostamento dell'olio di palma con camion a petrolio e la pratica di drenare e bruciare le torbiere per preparare i terreni agricoli - hanno reso la nazione del sud-est asiatico uno dei principali emettitori di gas serra al mondo [fonte:Rosenthal].
Il problema dell'olio di palma indonesiano è in realtà una combinazione degli inconvenienti dei biocarburanti. La natura regionale delle piante ad alta produzione come l'olio di palma significa che alcune parti del mondo sono miniere d'oro agricole:la domanda di biocarburanti motiva le piantagioni a espandersi rapidamente. Ma se non viene fatto con un occhio alla conservazione delle risorse e al mantenimento dello spirito di riduzione delle emissioni attraverso i combustibili di origine vegetale, questo aumento della produzione può portare a problemi ambientali maggiori di quelli che dovrebbe risolvere.
Questo è un problema che le colture di biocarburanti condividono con colture alimentari, giardini e prati in tutto il mondo. Tutte queste piante crescono meglio quando vengono somministrate fertilizzanti. Ma questi fertilizzanti possono avere effetti dannosi sull'ambiente circostante e l'aumento della produzione di biocarburanti potrebbe significare una grave minaccia di inquinamento per le fonti di acqua dolce.
Molti fertilizzanti contengono azoto e fosforo. Sebbene entrambi questi additivi promuovano una crescita rapida e abbondante in molte colture, hanno uno svantaggio. Un uso eccessivo o un'applicazione inappropriata possono lasciare un eccesso di fertilizzante nel terreno, che poi scorre attraverso i bacini idrografici regionali e in torrenti, fiumi, laghi e falde acquifere sotterranee. E una volta che le sostanze chimiche sono nella rete idrica, possono succedere cose brutte.
Il fosforo è stato implicato come fattore scatenante delle fioriture di alghe localizzate:le minuscole piante acquatiche si nutrono di esso e si riproducono rapidamente, spesso uccidendo altre piante e animali acquatici riducendo la quantità di ossigeno nell'acqua o rilasciando sostanze chimiche tossiche. L'azoto nell'acqua potabile può causare una serie di problemi di salute, inclusa la metemoglobinemia , una condizione che impedisce ai bambini di utilizzare l'ossigeno nel sangue [fonte:Rosen e Horgan]. Un'attenta applicazione di fertilizzanti può aiutare a prevenire diffusi problemi di inquinamento, ma l'espansione della produzione di biocarburanti per soddisfare la domanda mondiale apre la porta a ulteriori errori in questo campo.
All'inizio potrebbe sembrare controintuitivo, ma alcuni scienziati sostengono che la produzione diffusa di biocarburanti sia un gioco a somma negativa:produrre abbastanza biodiesel o etanolo per sostituire un gallone di carburante petrolifero, sostengono, richiede l'energia equivalente a diversi galloni di carburante petrolifero [fonte:Pimentel].
Per dirla in altro modo, pensa a un campo di mais coltivato per l'etanolo. Può produrre 100 galloni di carburante dal raccolto di una stagione. Ma se i trattori che si occupano del campo bruciano 75 galloni di carburante durante la stagione, il camion per trasportare il mais a un processore brucia 20 galloni durante il viaggio e il processore utilizza l'energia di 40 galloni di carburante per far funzionare la sua attrezzatura di distillazione, l'etanolo prodotto è davvero un combustibile ecologico ea basse emissioni? Aggiungi all'equazione altri costi delle risorse, come i litri di acqua dolce necessari per far crescere le piante e la quantità di fertilizzante necessaria per mantenerle sane, e diventa ancora più difficile equiparare i biocarburanti ai risparmi reali di energia e di emissioni di carbonio.
Uno studio del 2005 ha suggerito che, utilizzando l'attuale tecnologia agricola e di produzione, ci vuole dal 27 al 118 percento in più di energia per produrre un gallone di biodiesel rispetto all'energia che contiene [fonte:Pimentel]. Sebbene la tecnologia possa eventualmente restringere questi rapporti, il rapporto energia input-output della moderna produzione di biocarburanti è un grave inconveniente per il suo uso diffuso.
Molte colture di biocarburanti vengono utilizzate per produrre biodiesel. L'olio nei loro semi viene spremuto, filtrato e convertito in combustibile mediante un processo chimico. Ma mentre colture diverse possono diventare biodiesel attraverso lo stesso processo, il carburante risultante può variare notevolmente nella sua capacità di produrre energia. In altre parole, non tutte le colture di biocarburanti sono uguali.
In primo luogo, c'è la questione del rendimento. La quantità di olio vegetale disponibile in un acro di colture può variare ampiamente, da 18 galloni per acro per il mais a 635 galloni per la palma da olio [fonte:Journey to Forever]. E ancora, non tutte le regioni climatiche sono adatte a colture ad alto rendimento che potrebbero produrre biodiesel economicamente sostenibile [fonte:Burpee].
In secondo luogo, l'olio prodotto da queste piante non è uguale. Pensa agli oli della tua cucina:mentre l'olio d'oliva nella credenza è facile da versare, lo strutto e il grasso vegetale hanno una consistenza pastosa. Queste differenze di stato a una data temperatura derivano dalla composizione molecolare degli oli. I legami molecolari negli oli a basso contenuto di grassi saturi, che rimangono liquidi a temperature più basse, variano da quelli ad alto contenuto di grassi saturi, che spesso formano solidi a temperature medie.
Questa differenza ha un effetto sulla redditività degli oli come carburante. Una considerazione ovvia è il gel, o punto di appannamento:un carburante che diventa solido ben al di sopra del punto di congelamento dell'acqua non sarebbe molto utile in un luogo freddo. Di conseguenza, ha senso cercare un olio insaturo come fonte di biocarburante.
Ma c'è un'altra complicazione che sorge con questa selezione. Molti oli insaturi hanno caratteristiche di combustione indesiderabili:lasceranno residui gommosi nel motore quando vengono utilizzati come carburante. Idrogenazione , o il trattamento dell'olio con idrogeno, può mitigare questo problema, ma una maggiore elaborazione significa un aumento dei costi [fonte:Journey to Forever].
I simboli del successo agricolo in molte parti del mondo sono infiniti campi di mais, soia o grano, con raccolti identici che si estendono a perdita d'occhio. Sfortunatamente, quell'immagine è anche un segno di monocoltura, un problema agricolo che potrebbe plausibilmente peggiorare a causa dei biocarburanti.
Monocultura si riferisce alla pratica di coltivare una coltura fortemente concentrata, piuttosto che la rotazione di varie colture attraverso i campi di un agricoltore nel tempo. Sebbene questa sia una pratica economicamente interessante, che sfrutta le economie di scala per rendere il raccolto più redditizio per l'agricoltore, può avere gravi inconvenienti ambientali. Centinaia, persino migliaia, di acri ininterrotti di un raccolto offrono un bersaglio irresistibile per i parassiti delle piante; le popolazioni di parassiti possono esplodere oltre il controllo in un ambiente così allettante. Allo stesso modo, i nutrienti che vengono reimmessi nel terreno attraverso la rotazione delle colture e consentendo ai campi di rimanere a riposo scompaiono in un'intensa agricoltura monoculturale. Le aziende agricole monocolture di lunga data devono utilizzare molto più fertilizzante artificiale rispetto ai loro coetanei più sostenibili, aumentando l'inquinamento delle acque. E la singolarità di una coltura in monocoltura aumenta il rischio di una perdita totale per l'agricoltore; immagina il danno se un grave ceppo di peronospora colpisse una fattoria di mais che produce etanolo [fonte:Altieri].
La monocoltura non è un problema limitato alla produzione di biocarburanti; è una questione che è stata studiata per anni in relazione alla produzione di colture alimentari su larga scala. Ma dal momento che molte colture popolari di biocarburanti, come mais e soia, sono anche fonti di cibo popolari per gran parte del mondo, è logico che i problemi legati alla monocoltura potrebbero peggiorare molto man mano che i consumatori richiedono più biocarburanti.
I coltivatori di mais, soia e cotone - tutte potenziali fonti di biocarburanti - stanno piantando sempre più versioni geneticamente modificate di quelle piante [fonte:Dipartimento dell'Agricoltura degli Stati Uniti]. Questo non è l'allevamento selettivo che gli allevatori praticano da anni; le colture geneticamente modificate vengono modificate in laboratorio per tollerare meglio gli erbicidi, combattere i parassiti o produrre raccolti più elevati.
In teoria, questo suona come un modo fantastico per tenere il passo con la domanda di colture di biocarburanti. Dopotutto, un raccolto migliore ridurrebbe i prezzi e garantirebbe che ci sia abbastanza mais o soia a portata di mano per sfamare e alimentare il mondo, giusto? Ma in casi che sembrano tanto fantascienza quanto fatti scientifici, le colture geneticamente modificate hanno sviluppato accidentalmente tratti non intenzionali e talvolta pericolosi.
Un ottimo esempio di ciò si è verificato nei primi anni 2000. Durante i test iniziali di un ceppo modificato di mais, i ricercatori hanno scoperto che il raccolto, che era stato progettato per combattere una falena nota per predare il mais, produceva polline che potrebbe uccidere le larve della farfalla monarca. Gli scienziati hanno lanciato l'allarme e ulteriori test da parte di ricercatori accademici e del settore hanno confermato che il polline del mais rappresentava una minaccia per i monarchi. A quel punto, il mais era sul mercato da una stagione. Per fortuna, non ha venduto bene, quindi sono stati piantati pochi campi con esso. Se fosse stato il ceppo di mais popolare della stagione, ci sarebbe potuto essere un disastro ecologico quando i monarchi sono migrati attraverso il Midwest americano ricco di mais [fonte:Mellon e Rissler].
Forse il più semplice degli svantaggi dei biocarburanti è il più ovvio:non è un carburante a base di petrolio, quindi funzionerà in modo diverso nei motori progettati per carburanti a base di petrolio.
L'etanolo a base di mais, ad esempio, ha una densità maggiore della benzina; gli iniettori di carburante devono essere più grandi in un motore a solo etanolo per adattarsi al flusso di carburante di un motore a benzina comparabile. E i combustibili alcolici (compreso l'etanolo) possono corrodere o danneggiare alcuni dei raccordi in metallo e gomma utilizzati nei motori a benzina. La conversione da un carburante all'altro, in alcuni casi, richiede una gamma di nuovi iniettori, guarnizioni e tubazioni del carburante. E una volta acceso il motore, le differenze nelle proprietà di combustione tra benzina ed etanolo significano che il motore convertito con etanolo deve avere la fasatura di accensione regolata per funzionare correttamente [fonte:Tsuneishi].
Il biodiesel non va molto meglio. A causa del punto di gelificazione superiore a quello del petrolio di molti oli per la produzione di biodiesel, un motore a biodiesel può essere difficile, se non impossibile, da avviare a basse temperature. Il problema è ancora più grave per l'olio vegetale puro, utilizzato come carburante nei cosiddetti "greasecars". I conducenti di veicoli che utilizzano questi combustibili spesso dispongono di unità di riscaldamento installate per mantenere il serbatoio del carburante e le linee libere da carburante gelificato o installano sistemi a doppia alimentazione che sciacquano il motore con diesel di petrolio all'avvio e allo spegnimento. Un certo numero di produttori vende componenti per biodiesel e conversioni di grasso per auto, e gli intrepidi riparatori spesso trovano il modo di superare il problema della gelificazione. Ma le conversioni aggiungono tempo e denaro all'equazione dei biocarburanti, cosa che può essere scoraggiante per i potenziali utilizzatori di biocarburanti.
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