Al livello più elementare, la capacità di soddisfare la domanda di energia è ciò che governa la prosperità nel mondo. La storia è una testimonianza di questo fatto, considerando il numero di civiltà che hanno fallito a causa dell'esaurimento dell'energia. Inoltre, la scoperta dei combustibili fossili ha notevolmente accelerato lo sviluppo industriale, la tecnologia avanzata e le infrastrutture e ha aumentato il tenore di vita in tutto il mondo. Solo molto tempo dopo ci siamo resi conto che anche questo si sarebbe esaurito un giorno. Innumerevoli guerre sono state combattute per il petrolio, tutto perché le regioni di tutto il mondo dipendono da esso per soddisfare la loro domanda di energia e la crescita prima che le riserve si esauriscano.
Come soluzione, rivolgiamo i nostri occhi ai biocarburanti. Una fonte di energia rinnovabile con il potenziale per cambiare il modo in cui guardiamo al carburante. Diamo un'occhiata più da vicino a cos'è e in che modo può avvantaggiare la nostra principale area di consumo:il carburante per veicoli.
Il carburante è essenzialmente un vettore di energia. Accumulano energia in forma chimica. L'energia viene rilasciata e utilizzata normalmente dopo che la combustione la converte in energia termica, la forma più primordiale di energia. Può quindi essere utilizzato come combustibile per il riscaldamento, la generazione di energia e il funzionamento di macchinari.
Ciò che distingue i biocarburanti dai combustibili fossili è che derivano da fonti organiche come rifiuti animali e vegetali. Al contrario, i combustibili fossili sono riserve di energia a seguito di processi geotermici naturali all'interno della crosta terrestre. Ci vogliono milioni di anni per manifestare combustibili utili come petrolio, gas naturale e carbone. Inoltre, a differenza dei combustibili fossili, i biocarburanti sono per lo più carbon neutral. Ciò significa che il carbonio rilasciato durante il loro consumo è inferiore o uguale al carbonio catturato durante la loro fase di crescita.
Il concetto di biocarburanti non è nuovo. Era infatti la principale fonte di energia prima della scoperta dei combustibili fossili. Abbiamo usato il legno come fonte di combustibile molto prima di iniziare a usare il carbone. Tuttavia, normalmente non veniva coltivato per essere utilizzato come carburante. Puoi ancora vedere i resti dell'utilizzo primario di biocarburanti nell'industria del legname.
I biocarburanti primari sono quelli non trasformati. Combustibili come il legno possono essere raccolti rapidamente e facilmente e bruciati per rilasciare energia. Sebbene sia una fonte rinnovabile, la raccolta del legno come coltura da reddito non può eguagliare la velocità con cui aumenta la domanda di energia. Di conseguenza, dobbiamo subire una deforestazione su larga scala, un processo carbon-positivo. Inoltre, il legno non può essere utilizzato nei nostri veicoli. Per soddisfare questa crescente esigenza, dobbiamo rivolgere la nostra attenzione ai biocarburanti secondari.
I biocarburanti secondari sono dove si trovano. Si tratta di prodotti derivati da materie prime di origine vegetale che producono combustibili raffinati. L'aspetto positivo dei biocarburanti secondari è che producono miscele di carburante che possono già essere integrate con le infrastrutture del nostro settore dei trasporti.
L'uso di biocarburanti di nuova generazione attualmente oggetto di ricerca ci consentirà di rendere il processo più efficiente, risultando in un processo di produzione e consegna più sostenibile. Di seguito sono riportati alcuni biocarburanti in circolazione da un po' di tempo e già utilizzati nei veicoli.
Il bioetanolo è il biocarburante più utilizzato. Ci sono due centri principali nel mondo che producono Bioetanolo, gli Stati Uniti e il Brasile; tuttavia, il processo è più o meno lo stesso.
Si tratta essenzialmente di produrre uno zucchero mediante fermentazione, un processo biochimico che altera le proprietà chimiche degli zuccheri in presenza di lievito in modo tale da produrre etanolo. Proprio come la preparazione di alcolici per il consumo. Tuttavia, è normalmente denaturato con altri composti, come il metanolo, il che lo rende inadatto al consumo.
Il Brasile è il leader mondiale nella produzione di bioetanolo, grazie ai suoi vasti raccolti di canna da zucchero. Ciò è dovuto principalmente al fatto che il Brasile richiede che i veicoli venduti nel paese siano veicoli FlexFuel (FFV) dal 2003. Questi veicoli funzionano con una miscela di 85% di benzina e 15% di etanolo, commercializzata come carburante E85. Subito dopo, le case automobilistiche di tutto il mondo hanno iniziato a produrre modelli in grado di soddisfare questo standard.
Gli Stati Uniti utilizzano principalmente lo zucchero di mais come materia prima per la produzione di etanolo come combustibile; tuttavia, l'industria è ancora in discussione se il processo di produzione sia energeticamente negativo o meno. Ciò significa che è necessaria più energia per produrre bioetanolo dal mais rispetto ai rilasci di carburante. Allora perché viene prodotto in questo modo? La risposta più probabile punta ai sussidi governativi che proteggono gli agricoltori e milioni di coloro che sono impiegati nel settore. Inoltre, il processo carbon-negativo ci consente di fare meno affidamento sui combustibili fossili e di muoverci verso un futuro sostenibile.
Per vedere se il tuo veicolo può funzionare con carburanti E85, dovrai guardare il suo numero di identificazione del veicolo (VIN). Gli otto caratteri nel VIN a 17 cifre forniscono questa indicazione. Normalmente si trova sulla parte anteriore del blocco motore, davanti al telaio dell'auto sotto il cofano, nel vano della ruota posteriore o sotto la ruota di scorta e all'interno dello stipite o dello stipite della porta lato guida. Alcuni veicoli sono inoltre dotati di un adesivo all'interno delle coperture degli sportelli del carburante che ne indica le capacità FlexFuel.
Un altro problema con l'utilizzo di materie prime agricole per la produzione di carburante non tiene conto dell'uso del suolo e dei costi alimentari che ne derivano. Con l'aumento della domanda di carburante, i seminativi per le colture destinate al cibo verranno convertiti in terreni agricoli per il carburante. L'etanolo cellulosico fornisce una soluzione a questo problema. È un biocarburante di seconda generazione che produce etanolo con lo stesso processo ma utilizzando rifiuti agricoli come bagassa, legno, erba e parti di piante non commestibili.
L'uso di etanolo cellulosico smorza l'effetto sulla catena alimentare umana mentre raccoglie i benefici di un combustibile carbon-negativo. I rifiuti agricoli normalmente finiscono nelle discariche o essiccati per essere utilizzati come combustibile primario. Convertendolo in etanolo, può essere utilizzato per un mercato più ampio.
Una grossa fetta dell'industria dei trasporti, in particolare i veicoli per servizi logistici come autocarri e treni merci, fanno affidamento sul diesel come combustibile primario. Tuttavia, è uno dei combustibili più inquinanti, producendo una percentuale maggiore di ossidi di azoto, zolfo e carbonio.
Il biodiesel è la risposta alla sostituzione dei prodotti petroliferi a base di diesel. Il biodiesel di prima generazione viene prodotto utilizzando gli oli estratti dalle piante. Anche l'olio vegetale di scarto dell'industria dei fast food può essere utilizzato per produrre biodiesel. Come l'etanolo, anche questo è miscelato (normalmente al 20%) ma può essere utilizzato anche nella sua forma pura.
Il processo chimico che converte gli oli in biodiesel è chiamato transesterificazione. Il processo prevede la reazione di oli con alcol in presenza di un catalizzatore. Si ottiene biodiesel puro e glicerina, un sottoprodotto che può essere utilizzato nell'industria farmaceutica e cosmetica.
Il biodiesel di seconda generazione punta alla coltura di microrganismi, come le alghe, che contengono un'alta concentrazione di riserve di petrolio rispetto al loro peso. Le alghe sono anche organismi fotosintetizzanti, compensando così il carbonio nell'ambiente e mostrando il potenziale per produrre biodiesel su larga scala.
Il biogas è forse il combustibile meno utilizzato per i trasporti; tuttavia, se utilizzato, ha il maggiore impatto sui cambiamenti climatici. Il problema del biogas è che viene prodotto come sottoprodotto naturale della degradazione. Di conseguenza, le discariche e i rifiuti animali contribuiscono a produrre in grandi quantità il suo componente principale, il metano. Il metano, un gas serra, circa 40 volte più potente dell'anidride carbonica nel riscaldare la Terra, fuoriesce nell'atmosfera.
Per mitigarne l'impatto, un'alternativa migliore sarebbe raccoglierlo e utilizzarlo come combustibile per la combustione. Gli autobus che funzionano a biogas sono già in fase di sperimentazione in alcune parti d'Europa utilizzando il biogas prodotto tramite digestori vicino agli allevamenti di bovini.
Può essere raccolto lasciando che i batteri naturali aiutino la sua degradazione in un ambiente anaerobico. Il motivo per cui non ha guadagnato popolarità di massa è dovuto alla lentezza del processo e al tasso di produzione che richiede un investimento immenso per la scalabilità. Inoltre, la sua adozione di massa richiederà un drastico cambiamento delle infrastrutture non solo nelle stazioni di servizio ma anche all'interno delle automobili. Per non parlare dei requisiti di sicurezza a cui è necessario attenersi quando si dispone di una bombola pressurizzata nella propria auto.
