Bioetanolo

Il bioetanolo è l'etanolo prodotto mediante un processo di fermentazione delle biomasse, ovvero di prodotti agricoli ricchi di zucchero (glucidi) quali i cereali, le colture zuccherine, gli amidacei e le vinacce. La seconda generazione di processi di produzione usano anche paglia e altre materiali ricchi di cellulosa e alghe come risorse.

In campo energetico il bioetanolo può essere utilizzato come componente per benzine o per la preparazione dell'ETBE (etere etilbutilico), un derivato ad alto numero di ottano. Può essere utilizzato nelle benzine in percentuali fino al 40% (85% di E85) senza modificare il motore, o anche puro nel Motore Flex.

Inoltre è possibile utilizzare il bioetanolo come combustibile all'interno di biocamini, sfruttandone il potere calorifico per scaldare gli ambienti.

Il processo di produzione del bioetanolo genera, a seconda della materia prima agricola utilizzata, diversi sottoprodotti con valenza economica, destinabili a seconda dei casi alla mangimistica, alla cogenerazione, ecc.

La moderna tecnologia a bioetanolo aumenta il rendimento durante l'idrolisi e la fermentazione.

Produzione

Bioetanolo da canna da zucchero

In Brasile, nel 2006, la resa di etanolo da canna da zucchero era di quasi 5000-6000 l/ha coltivato, a fronte di 2000 litri nel 1975. La produzione di etanolo in Brasile copre circa il 20% dei consumi di carburante dei trasporti interni.

Tipicamente l'EROEI del bioetanolo da cereali è intorno al valore 1, l'EROEI ottenuto in Brasile con la canna da zucchero è probabilmente superiore e fonti brasiliane dichiarano un valore pari a 7-8 pur senza portare dimostrazioni rigorose.

Questo vuol dire che il Brasile per produrre 6000 litri di bioetanolo ne consuma 750-860 litri per il ciclo produttivo secondo le ottimistiche fonti brasiliane (non vengono conteggiate le spese amministrative).

Bioetanolo da canna di lago (comune)

È recente la scoperta della maniera di ricavare il bioetanolo anche dalla canna comune. Poiché la resa in zucchero sul peso iniziale si aggira intorno al 12%-14% (componente di base da cui si ricava l'alcool etilico e metilico) e se per ogni ettaro coltivato a canna da zucchero si ottengono circa 50-60 t/ha di canne, attualmente la resa è in media di 4-4.8 t/ha di bioetanolo (considerando una densità media di 0.79-0.80 kg/dm3 per l'alcool etilico/metilico), con la canna comune si può arrivare anche a circa 10 t/ha.

La canna comune, inoltre, offre alcuni vantaggi naturali, a partire dal fatto che non necessita di irrigazione. Uno studio italiano ha scoperto come accelerare il ciclo riproduttivo della canna comune, portandolo da cinque giorni a un giorno e mezzo, tramite l'utilizzo delle capacità digestive di un batterio, lo Zymomonas mobilis: tale scoperta è stata applicata in Piemonte, dove ad aprile 2012 è sorto un polo per la produzione di bioetanolo a partire dalla canna comune.

Bioetanolo dal tronco della pianta

Un altro metodo che permette di produrre bioetanolo è quello di ottenere in primis il glucosio per poi produrre etanolo tramite via fermentativa. Il tronco della pianta, generalmente abete rosso, deve essere opportunamente pretrattato al fine di ottenere del legno tagliuzzato, il quale poi viene sottoposto a cottura e quindi avviene l'estrazione del glucosio. Una volta estratto l'esoso si sottopone il substrato ad una fermentazione ad opera di saccharomyces cerevisiae oppure di Candida (funghi) microrganismi i quali operano in condizioni di anaerobiosi e che danno come ultimo prodotto della loro via glicolitica il piruvato il quale viene inizialmente decarbossilato ad acetaldeide ed in seguito idrogenato ottenendo così, appunto, Etanolo. L'etanolo prodotto, però, ha una concentrazione massima del 25-30% in quanto i lieviti hanno una bassa capacità di sopportare alte concentrazioni di alcool.

Per questi motivi viene sottoposto ad una distillazione azeotropica al fine di ottenere un etanolo al max. del 95.5%, cioè non anidro ma con un contenuto finale d'acqua del 4.5% in peso (valore dell'azeotropo per la miscela alcool etilico-acqua).

Bioetanolo da cellulosa

Vengono idrolizzate grandi quantità di cellulosa che tramite l'uso di funghi o batteri trasformano la cellulosa in glucosio e altri zuccheri, poi avviene la fermentazione mediante lieviti o altri microbi. Ricerche innovative mirano a modificare geneticamente sia i batteri che i lieviti come Saccharomyces cerevisiae modificato in modo da produrre il doppio di etanolo. Altro filone di ricerca è quello di combinare le caratteristiche di scindere la cellulosa in glucosio con quella di trasformare gli zuccheri in etanolo mediante un unico organismo.

Il bioetanolo da cellulosa è molto più costoso di quello ottenuto dalla canna da zucchero e solo importanti progressi scientifici possono renderlo conveniente. Si noti che il costo non è dovuto alla materia prima (cellulosa) ma alla sua trasformazione in bioetanolo. I processi industriali attuali fanno costare il bioetanolo da cellulosa tre volte quello ottenuto da canna da zucchero.

Efficienza del bioetanolo

Per gli aspetti generali della produzione di biocarburanti, efficienza energetica, consumo dei suoli e delle risorse agricole ecc., si veda la voce principale.

Il bioetanolo ha un potere calorifico inferiore a quello della benzina ed è un vettore energetico che ha un rendimento termodinamico del 31% inferiore rispetto al normale combustibile.

Il numero di ottano dell'etanolo puro è di 113, infatti viene usato per alzare il numero di ottano delle benzine di distillazione. Questo compensa in parte il ridotto potere calorico.

La media del bioetanolo da cereali non tiene conto del processo di immagazzinamento dell'energia solare in seguito a fotosintesi e trasformazione in energia utilizzabile, mediante il processo di fermentazione e trasformazione degli zuccheri in etanolo, e non tiene conto delle biomasse ottenute da applicare al processo di produzione stesso, un EROEI pari a circa 1 cioè per produrlo verrebbe bruciata una quantità (energetica) di combustibile fossile che è pari alla quantità (energetica) di etanolo prodotta. Perciò una vettura alimentata a bioetanolo produrrebbe inquinamento e CO₂ al pari di una vettura alimentata ad altro combustibile fossile. Altri studi hanno trovato un EROEI decisamente maggiore. Da aggiungere inoltre le potenzialità economiche ottenibili con l'utilizzo del bioetanolo per la produzione di materie plastiche.

Il bioetanolo da cellulosa ha attualmente costi tripli rispetto a quello da canna da zucchero. Quest'ultimo è prodotto solo in una zona limitata del pianeta (Brasile) e in piccola quantità rispetto alle esigenze mondiali.

Ciò nonostante, gli impianti di seconda generazione (ormai in piena diffusione) permetteranno di utilizzare scarti di lavorazione dei prodotti agricoli con maggior resa. Questo significa che in futuro non sarà necessario coltivare ettari di cereali per la sola produzione di bioetanolo ma sarà sufficiente utilizzare ciò che resta della pianta come fonte di glucosio. Questo comporta ovviamente l'eliminazione delle spese di smaltimento dei prodotti di scarto (molto importante in termini economici ed ecologici).

Recenti studi (2007) rilevano che sebbene l'utilizzo di etanolo riduca la concentrazione di sostanza cancerogene come il benzene e il butadiene nel contempo innalzano i livelli di formaldeide e acetaldeide. Secondo questi studi il rischio complessivo è simile anche se un uso esteso potrebbe innalzare anche i livelli di ozono in alcune zone del pianeta.

Incentivi alla produzione

Negli Stati Uniti l'Energy Policy Act del 2005 prevede forti sovvenzioni federali agli agricoltori per aumentare la produzione di bioetanolo dai 4 miliardi di galloni del 2006 ai 7,5 miliardi nel 2012.

Il Brasile prevede di raddoppiare la produzione di bioetanolo entro la fine 2010 diventando così uno dei maggiori esportatori raggiungendo la cifra di 5 miliardi di litri sufficienti ad alimentare circa 5 milioni di veicoli (in Italia il parco veicoli è di 34 milioni).

La Svezia, grazie ad un programma che prevede anche un uso massiccio di bioetanolo per i trasporti, intende diventare il primo paese al mondo indipendente dal petrolio entro il 2020.

Progetto BEST

Il progetto Bioethanol for Sustainable Transport (BEST Archiviato il 19 ottobre 2014 in Internet Archive.) ha l'obiettivo di dimostrare la fattibilità della sostituzione di benzina e diesel con il bioetanolo. BEST è supportato dalla commissione europea e coinvolge 6 paesi europei con la partecipazione di Brasile e Cina.

Nel complesso gli obiettivi del progetto sono l'introduzione di 10.500 auto flex e 160 autobus a bioetanolo. Inoltre il progetto prevede la costruzione di 148 stazioni di rifornimento, 135 delle quali per l'E85 e 13 per l'E95.

Le località in cui il progetto è operativo sono: Stoccolma (Svezia), Rotterdam (Paesi Bassi), Somerset (Regno Unito), Dublino (Irlanda), Madrid (Spagna) e La Spezia per l'Italia.

Per la città di La Spezia il progetto prevede la costruzione di 3 stazioni di rifornimento (due per E85, una per E95, le prime in Italia) e l'introduzione di 100 auto flex (10 a carico del comune e 90 di piccole e medie imprese).

Voci correlate

• Biomassa
• Lignocellulosa
• Biocarburante
• Biodiesel
• Dimetilfurano, un'alternativa al bioetanolo
• Miscele di bioetanolo
• Etanolo
• Stufa a bioetanolo

Altri progetti

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• Wikisource
• Wikimedia Commons

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• Wikinotizie contiene l'articolo Fame di terra e fame del pianeta

Collegamenti esterni

• Articolo sul progetto europeo BETTER, che ha come capofila la provincia di Forlì-Cesena (PDF), su ermesagricoltura.it. URL consultato il 14 febbraio 2008 (archiviato dall'url originale il 30 ottobre 2007).
• BioCarburanti Fai Da Te, settembre 2007, Roy Virgilio, AamTerranuova (presentazione del libro in pdf)
• http://www.comune.sp.it/comune/comunicati_stampa/0206nota_Best.pdf
• Assodistil, su assodistil.it.
• Legge 23 aprile 2008, n. 100, in materia di "Biocarburanti"

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