Nel 2006, gli Stati Uniti hanno consumato in media quasi 20,6 milioni di barili di petrolio al giorno, l'equivalente di oltre 865 milioni di galloni di petrolio [fonte:Energy Information Administration]. L'olio alimenta la tua auto durante un viaggio al supermercato. Aiuta l'industria a svilupparsi e promuove i progressi tecnologici nella scienza e nella medicina. Crea anche un'enorme quantità di ricchezza:l'economia globale si basa in gran parte sulla trivellazione, la raffinazione, il trasporto e la distribuzione del petrolio.
Ma il petrolio è una risorsa limitata prodotta dai resti fossili di piante e animali marini antichi. Occorrono almeno 10 milioni di anni prima che i resti fossili diventino petrolio greggio e le persone usano il petrolio molto più velocemente di quanto non venga creato. Alla fine la produzione di petrolio raggiungerà il picco e inizieremo a esaurirsi. Alcuni stimano che questo picco si sia già verificato; altri lo vedono avvenire nel prossimo futuro. Ad ogni modo, la maggior parte delle persone crede che siamo nel mezzo di una crisi energetica imminente. Dopotutto, il petrolio gioca un ruolo così importante nell'attività umana quotidiana. Cosa succede quando finiamo il petrolio?
Il settore energetico spende miliardi per la ricerca di alternative alla benzina. Ma la prossima fonte di energia deve fare molto di più che fornire energia al mondo. Con le crescenti preoccupazioni sui gas serra (GHG) dei combustibili fossili che portano al riscaldamento globale, anche il prossimo combustibile deve essere pulito. Deve essere accessibile e deve contribuire a sostenere l'economia.
La prossima generazione di combustibili deve arrivare rapidamente, per aiutare le persone nella transizione dal petrolio. Dopotutto, il mondo non può fermarsi per un decennio o due mentre il prossimo carburante viene sviluppato e implementato.
Tutto questo messo insieme suona come un'impossibile lista di richieste per qualsiasi fonte di carburante. Ecco perché è così sorprendente che, dopo pochi anni di ricerca, stia emergendo una fonte di energia che sembra adempiere a tutti questi obblighi.
Etanolo (alcol etilico) è una forma di combustibile derivato dai carboidrati complessi nelle piante. Per decenni, i ricercatori sono stati consapevoli del suo potenziale come carburante. Ma il processo per produrre etanolo in modo economico ed efficiente è stato sfuggente, fino ad ora, affermano alcuni scienziati.
Un'erba a crescita rapida nota come switchgrass può essere trovato negli Stati Uniti, in Canada, nell'America centrale e meridionale e in parti dell'Africa. E, se continua a mostrare il tipo di promessa che fa ora, potrebbe essere ciò che utilizzerai per alimentare la tua auto nei prossimi 20 anni. Allora come può l'erba diventare combustibile? Leggi la pagina successiva per scoprire le previsioni di sole per il panico verga come risposta all'imminente crisi energetica.
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Ricerca sulle fonti di combustibili biologici -- biocarburanti -- ha incluso di tutto, dal grasso di pollo ai trucioli di legno. Ma l'elaborazione della maggior parte di essi produce un rapporto energetico netto basso -- la quantità di energia che ogni unità emette non è molto più dell'energia immessa nella sua produzione. Anche il costo è stato un problema:le tecniche per estrarre combustibili dalle risorse vegetali e animali sono attualmente costose, il che si rifletterebbe sulla pompa del carburante. Ma più i ricercatori elaborano i numeri sul panico verga, più sembra un buon candidato per una fonte di carburante alternativa.
Switchgrass è una specie perenne originaria delle Americhe. Cresce rapidamente e facilmente in pianura. È una specie robusta e resistente, in alcuni casi è considerata invasiva. Uno studio triennale nel North Dakota pubblicato nel 2005 ha mostrato che, se lasciate sole, alcune varietà di erba possono produrre una resa media di oltre sette tonnellate di biomassa -- il materiale vegetale raccolto -- per acro, a seconda delle precipitazioni e del tipo di suolo [fonte:Dipartimento dell'agricoltura degli Stati Uniti].
L'erba è anche resistente alla siccità e richiede poco o nessun fertilizzante. Ciò significa che richiede meno combustibili fossili spesi per la produzione. I trattori utilizzati per spargere fertilizzanti e alimentare le pompe che irrigano i campi richiedono combustibili fossili. Meno irrigazione e meno fertilizzanti, quindi, significano un ridotto apporto di energia, che a sua volta significa meno costi e meno emissioni di gas serra. Inoltre, i sostenitori del panico verga affermano che il carburante prodotto dall'impianto renderebbe gli Stati Uniti più sicuri e indipendenti, poiché potrebbe essere coltivato in America anziché importato da altre nazioni.
Il carburante prodotto dal panico verga materia prima -- la materia prima utilizzata per produrre un combustibile distillato -- è etanolo cellulosico . Questo carburante alcolico è creato da un processo chimico di scomposizione della cellulosa -- la struttura che costituisce le pareti cellulari della pianta. Una volta che la cellulosa è stata scomposta nei suoi componenti di base, viene aggiunto il lievito e fatto fermentare in alcol. Dopo che è stato raffinato, l'etanolo prodotto può essere utilizzato come combustibile.
Più cellulosa è disponibile per l'estrazione da una pianta, più diventa preziosa come fonte di etanolo. E il panico verga ha molta cellulosa. Circa il 70 percento della pianta è composto da questi carboidrati complessi [fonte:BioCycle]. Ancora meglio, lignin -- un sottoprodotto creato quando l'acqua viene eliminata dalla cellulosa -- ha mostrato risultati promettenti per l'uso come combustibile per alimentare gli impianti di produzione di etanolo. Se è possibile sfruttare la lignina, ciò potrebbe rendere autosufficiente il trattamento dell'etanolo.
Iniziando con la produzione di fertilizzante utilizzato per coltivare l'erba e terminando con il trasporto per la distribuzione dell'etanolo, il ricercatore dell'Argonne National Laboratory Michael Wang ha calcolato il rapporto energetico per il panico verga. Ha scoperto che ogni unità di energia immessa nella produzione di etanolo cellulosico dal panico verga creava 10 volte l'energia prodotta. Questo è molto più alto dell'etanolo derivato dal mais. Al contrario, la benzina ha un rapporto energetico da 1 a 0,81, il che significa che richiede più energia per produrre di quanta ne produca. Wang ha anche scoperto che l'etanolo da panico verga può richiedere il 70% in meno di combustibili fossili per essere prodotto rispetto alla benzina e all'etanolo E85 - una miscela di 85 percento di etanolo e 15 percento di benzina - emette l'86 percento di gas serra in meno rispetto alla benzina. [fonte:Wang].
Sembra che il panico verga come carburante alternativo abbia tutto ciò che serve. Allora qual è il freno? Il processo di raffinazione sembra semplice, e in effetti lo è, relativamente parlando. Ma la produzione di etanolo dal panico verga deve affrontare alcune sfide. Leggi la pagina successiva sulla difficoltà nella distillazione dell'etanolo dal panico verga.
Mentre sta diventando più chiaro con la pubblicazione di ogni nuovo studio sul panico verga che la pianta può svolgere un ruolo importante nel futuro sollievo energetico, la parola "futuro" è la chiave. Attualmente, il processo di estrazione della cellulosa dalla pianta si sta rivelando difficile e costoso.
La cellulosa derivata da materiale vegetale è prodotta da uno qualsiasi di una varietà di enzimi , a seconda del tipo di materiale vegetale utilizzato. Questi catalizzatori si nutrono di carboidrati complessi, come gli zuccheri, ed espellono cellulosa e anidride carbonica come rifiuti nel processo. Questi enzimi sono costosi, tuttavia, circa 20 centesimi per ogni gallone di etanolo purificato [fonte:Federal Trade Commission]. Inoltre, il processo di fermentazione della cellulosa con lievito richiede un enzima diverso, aumentando ulteriormente i costi. Nel 2006, il genetista delle piante Albert Kausch ha affermato che con gli attuali metodi di coltivazione e produzione, il costo per gallone di etanolo cellulosico sarebbe di $ 2,70. È ancora più economico della benzina, ma Kausch crede che potrebbe essere ridotto a circa $ 1 per gallone [fonte:Newswise]. Uno dei modi per ottenere questa drastica riduzione dei costi è sviluppare enzimi più economici e trovare un singolo enzima in grado sia di abbattere la cellulosa che di fermentare l'etanolo.
Uno degli altri problemi che devono affrontare l'etanolo è portarlo dalle raffinerie alle stazioni di servizio. L'etanolo è altamente corrosivo e non può essere spedito tramite condutture come petrolio e petrolio. Ciò significa che deve essere trasportato su camion, il che aumenta i costi di produzione e riduce il rapporto energetico, poiché le grandi autocisterne richiedono più combustibili fossili per trasportare l'etanolo per la distribuzione.
Michael Wang dell'Argonne National Laboratory dice a HowStuffWorks che la sfida della distribuzione di etanolo potrebbe, in parte, essere superata utilizzando sistemi ferroviari per portarlo il più lontano possibile. "Quando lo raffini nel Midwest e lo trasporti in Occidente, il trasporto è un problema", dice. "Dovresti usare la ferrovia. Ma quando la trasporti per brevi distanze, non fa molta differenza [per il rapporto energetico netto]."
L'altro problema attualmente affrontato dall'etanolo da panico verga è la quantità di terreno disponibile per la sua coltivazione. Un'analisi dell'Università del Tennessee ha concluso che gli Stati Uniti potrebbero produrre un totale di 153 milioni di tonnellate secche di panico verga e residui delle colture -- la roba che è rimasta dopo la raccolta e la produzione agricola, come steli e semi -- ogni anno come materia prima di etanolo. Le sue cifre mostrano che ciò comporterebbe una riduzione del 5,3% del consumo annuale di benzina negli Stati Uniti, molto inferiore al previsto e molto inferiore ai 35 miliardi di galloni di carburante rinnovabile richiesti dal presidente George W. Bush entro il 2017 nel suo 2006 Indirizzo dello stato dell'Unione.
Come la ricerca sugli enzimi, anche la tecnologia potrebbe superare questo ostacolo. Jason Grumet della Commissione nazionale per la politica energetica (NCEP) suggerisce di sviluppare ceppi di panico verga che potrebbero aumentare le rese per tonnellata per acro, aumentando l'efficienza nella produzione di etanolo di un terzo e raddoppiando l'efficienza del carburante di tutti i veicoli in America [fonte:Senato degli Stati Uniti].
I soldi sono sicuramente lì per superare questi ostacoli. Sia le società energetiche che i conglomerati di ricerca sulle colture stanno versando denaro negli impianti di etanolo cellulosico. BP Amoco PLC ha donato all'Università della California - Berkley e all'Università dell'Illinois - Champaign un totale di 500 milioni di dollari per finanziare una struttura di ricerca. Chevron Corporation ha donato all'Università della California - Davis $ 25 milioni e al Georgia Institute of Technology $ 12 milioni. E l'Oak Ridge National Laboratory ha ricevuto 125 milioni di dollari dal Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti per la ricerca sull'etanolo cellulosico [fonte:DeMonte]. Tuttavia, molte aziende si rivolgono al governo degli Stati Uniti per favorire la ricerca e lo sviluppo fornendo garanzie di investimento e agevolazioni fiscali per i finanziatori che scommettono sulla tecnologia cellulosica.
Con la quantità di denaro che si sta riversando nella ricerca sull'etanolo cellulosico e la possibilità che ne stiano arrivando altre - per non parlare dell'entusiasmo e del sostegno pubblico - è difficile non immaginare che nel giro di pochi decenni, l'etanolo a base di panico verga si riempirà le nostre auto. Ma anche il panico verga ha i suoi scettici. Alcuni pensano che l'erba non sia all'altezza delle aspettative e altri temono le conseguenze se lo fa. Leggi gli scettici sui biocarburanti nella pagina successiva.
La concorrenza è serrata tra mais e panico verga, che serviranno da materia prima per la futura produzione di etanolo. Poiché alcune aree che coltivano mais non possono coltivare il panico verga e viceversa, molte regioni hanno un interesse acquisito nell'esito del dibattito sui combustibili alternativi. Sulla base della ricerca sui costi di produzione, sui rapporti energetici e sulle emissioni di gas a effetto serra, sembra che l'etanolo a base di mais semplicemente non possa competere con l'etanolo ricavato dal panico verga.
Ma mentre l'etanolo prodotto dalle due colture è simile per molti aspetti, il processo mediante il quale il panico verga viene trasformato in carburante lo rende la scelta migliore per molti ricercatori, politici e attivisti. La produzione di etanolo da mais, ad esempio, utilizza solo il grano (la roba che mangi) per produrre etanolo. Il resto viene eliminato, anche se, ironia della sorte, i residui del raccolto possono essere utilizzati nella produzione di etanolo cellulosico.
Un altro vantaggio del panico verga rispetto al mais è la quantità e il tipo di terreno che richiede. In Iowa, uno stato con un terreno migliore della media, la resa media del raccolto è stata di circa 4,8 tonnellate per acro nel 2005. Lo studio del North Dakota del 2005, menzionato prima, ha mostrato una resa di circa sette tonnellate di panico verga per acro. E il panico verga non richiede il terreno migliore per crescere bene. Può essere coltivato su terreni non attualmente utilizzati per le colture.
Un rapporto prodotto dall'Oak Ridge National Laboratory ha concluso che alimentare metà dei veicoli in circolazione negli Stati Uniti oggi con etanolo richiederebbe 180 milioni di acri di terra per far crescere il panico verga. Ciò rappresenta il 40 percento della terra già utilizzata per l'agricoltura in America [fonte:Senato degli Stati Uniti].
Ma Jason Grumet del NCEP crede che con "progressi costanti ma insignificanti" nella ricerca e sviluppo, potremmo ottenere la quantità di terra necessaria per produrre così tanto etanolo fino a 30 milioni di acri in 20 o 30 anni. Grumet afferma che si tratta della quantità di superficie nel Programma di riserva di conservazione (CRP), un programma federale che paga gli agricoltori per mettere da parte i terreni a maggese per ridurre l'impatto ambientale dell'agricoltura [fonte:Senato degli Stati Uniti].
Grumet non è l'unico a suggerire che il panico verga potrebbe essere coltivato in terreni marginali. Dopotutto, è stato dimostrato che migliora il suolo in cui è piantato e il terreno CRP potrebbe trarne beneficio mentre viene coltivata la materia prima per la produzione di etanolo. Ma non tutti credono che la produzione industriale di panico verga sia l'uso migliore per i terreni CRP. Gli scettici sostengono che la maggior parte della terra iscritta al Conservation Reserve Program viene messa da parte perché il suolo non produrrà raccolti di alta qualità. Se il panico verga diventa la prossima fonte di carburante e le grandi aziende pompano grandi quantità di denaro nella sua produzione, questi critici sostengono che queste stesse aziende vorranno il massimo rendimento possibile. Ciò sarebbe meglio realizzato utilizzando la migliore terra disponibile. Il che significa che alcuni seminativi passerebbero dalla produzione di cibo alla produzione di energia.
Oggi utilizziamo una piccola parte delle colture alimentari per il carburante. Se arriviamo a fare affidamento sui biocarburanti come nostra fonte di energia, energia e cibo potrebbero entrare in concorrenza diretta per le risorse, in particolare la terra.
Ciò riguarda alcuni, tra cui il dottor Eric Holt-Gimenez, dell'Istituto per la politica alimentare e di sviluppo. Quando i prezzi del carburante aumentano, aumentano anche i prezzi del cibo, a causa dell'aumento dei costi di produzione e trasporto. Holt-Gimenez sostiene che se cibo ed energia competono per la terra, i prezzi del cibo potrebbero avere un effetto reciproco sui prezzi dell'energia. Inoltre, afferma che i programmi di eccedenza alimentare per i paesi affamati potrebbero esaurirsi poiché il cibo in eccedenza potrebbe essere utilizzato come biomassa per l'etanolo [fonte:Holt-Gimenez].
Ci sono anche altre preoccupazioni sull'etanolo cellulosico. Alcuni ritengono che le affermazioni sul suo potenziale siano troppo rosee, sulla base di studi che dimostrano che l'etanolo cellulosico non ha il rapporto energetico sostenuto da altri studi. Ma questi studi sono meno numerosi - e ricevono molta meno attenzione - di quelli che dimostrano il potenziale del panico verga. E se i finanziamenti e l'opinione pubblica sono indicatori di progresso, sembra che l'etanolo da panico sia una mossa.
Per molte altre informazioni su biocarburanti, energia e argomenti correlati, leggi la pagina successiva.
