Cos'è il carburante bioetanolo e quali sono i suoi benefici?
Potreste aver visto i notiziari degli ultimi anni sulle auto che funzionano ad alcol piuttosto che a benzina. L'idea di usare l'etanolo per alimentare i veicoli esiste da tempo, ma è solo di recente che il concetto è stato seriamente esplorato. Sostituendo il carburante a base di petrolio con l'alcool, potremmo eliminare i fumi di scarico nocivi che qualsiasi auto produce quando usa la benzina come carburante.
Il bioetanolo è un eccitante carburante alternativo che sta guadagnando interesse da parte di ricercatori, consumatori e produttori di automobili. Ma cos'è il bioetanolo e perché è considerato così promettente?
Cos'è il carburante bioetanolo?
L'etanolo è stato a lungo una delle sostanze più versatili ed essenziali a nostra disposizione. La maggior parte delle persone conosce l'etanolo come l'alcol che si trova nelle bevande alcoliche. Ma per i chimici, l'etanolo è molto più di una droga psicoattiva; è un solvente con una serie infinita di applicazioni industriali e chimiche. Negli ultimi anni, l'etanolo è emerso anche come un potenziale combustibile rinnovabile per le automobili e una valida alternativa alla benzina a base di petrolio.
Bioetanolo si riferisce semplicemente all'etanolo prodotto dalla biomassa. Se vi state chiedendo di cosa è fatto il carburante bioetanolo, ecco la vostra risposta. Biomassa è un termine ampio che include qualsiasi materiale derivato da un organismo vivente o recentemente deceduto. Il legno è l'esempio più comune di biomassa. Bruciando la legna, possiamo liberare direttamente l'energia che contiene e usarla come combustibile. Altre categorie comuni di biomassa includono residui agricoli e letame animale, rifiuti alimentari e industriali, e colture energetiche.
Come si produce il carburante bioetanolo?
La biomassa, di solito sotto forma di colture energetiche, può produrre bioetanolo attraverso un processo chiamato fermentazione, lo stesso processo in cui l'acido solforico è usato per fare bevande alcoliche. Mais, canna da zucchero, alghe e una serie di altre piante ampiamente disponibili possono essere utilizzate per produrre bioetanolo attraverso la fermentazione. Durante il processo di fermentazione, alcune specie di lievito consumano gli zuccheri della biomassa. Quando li digeriscono, producono etanolo e anidride carbonica (CO2) come sottoprodotti.
La biomassa di solito contiene una serie di polimeri complessi di carboidrati chiamati cellulosa, che si trovano nelle pareti cellulari delle piante. Per produrre abbastanza zucchero per la fermentazione, la biomassa deve essere trattata con acidi o enzimi speciali. Questi rompono alcune delle cellule vegetali più resistenti, esponendo la loro struttura interna attraverso un altro processo chiamato idrolisi. L'idrolisi della cellulosa produce zucchero saccarosio, che può poi essere fermentato per produrre etanolo. Ci sono tre modi principali per estrarre lo zucchero da un campione di biomassa: idrolisi enzimatica, idrolisi con acido diluito e idrolisi con acido concentrato.
Idrolisi enzimatica: al campione di biomassa vengono aggiunti enzimi speciali. Questi enzimi rompono le cellule vegetali e idrolizzano la cellulosa per produrre saccarosio. Questo metodo è un'innovazione recente e attualmente è molto costoso da implementare. Tuttavia, ci si aspetta che diventi più economico nel tempo, man mano che il processo viene perfezionato.
Idrolisi con acido diluito: questo metodo è il più antico e semplice. Attualmente è anche il modo più efficiente di usare la biomassa per la produzione di etanolo, anche se questo potrebbe cambiare in futuro. Il processo consiste in due fasi, ogni volta aggiungendo acido solforico, diluito a meno di 1% e riscaldato a 190 - 215 gradi Celsius, alla biomassa. L'acido debole e l'alto calore idrolizzano la cellulosa. Il liquido risultante può poi essere recuperato e lavorato.
Idrolisi acida concentrata: L'idrolisi acida concentrata utilizza una concentrazione molto più forte (70-77%) di acido solforico, che viene aggiunto alla biomassa essiccata e portato a una temperatura di 50 celsius. La miscela viene poi diluita con acqua fino a quando la concentrazione è tra 20-30grees Celsius, prima di essere riscaldata a 100 gradi Celsius per un'ora. Il risultato di questo processo è un gel che può essere pressato per rilasciare una miscela di zucchero e acido. La miscela viene separata con una colonna cromatografica.
Quali sono i vantaggi del carburante bioetanolo?
Bioetanolo offre numerosi vantaggi rispetto ai vecchi tipi di carburante. Tuttavia, una delle ragioni principali è che qualsiasi pianta contenente zucchero e amido può essere usata per produrlo. Man mano che la ricerca progredisce e affiniamo i processi che usiamo per estrarre e fermentare gli zuccheri, possiamo aspettarci che le rese aumentino. Una manciata di colture sono attualmente considerate di gran lunga superiori per la produzione di bioetanolo, ma questo potrebbe cambiare nel tempo.
La produzione di carburante bioetanolo è molto più ecologica di altri carburanti convenzionali, e ci sono sforzi in corso per ridurre ulteriormente l'impronta di carbonio. In linea di principio, la produzione di bioetanolo dovrebbe essere carbon-neutral, perché l'unica CO2 rilasciata nell'atmosfera è quella assorbita dalla pianta attraverso la fotosintesi.
La produzione di bioetanolo non solo è più verde di altri tipi di produzione di carburante, ma quando il carburante viene utilizzato, produce fumi molto più puliti. L'etanolo brucia completamente; non ci sono sottoprodotti nocivi come altri tipi di carburante. Quando il bioetanolo è usato come combustibile per i motori a combustione interna nelle automobili, i fumi di scarico sono spesso più puliti dell'aria circostante, soprattutto negli ambienti urbani.
Perché etanolo biodegradabile, le fuoriuscite di carburante non sono potenziali disastri ambientali, come nel caso del petrolio. Se l'etanolo entra nell'acqua, si diluirà ad una concentrazione bassa e non tossica.
A cosa serve il carburante bioetanolo?
Il carburante bioetanolo è utilizzato in una varietà di contesti e si prevede che troverà più applicazioni con il passare del tempo e il miglioramento dei metodi di produzione. Se chiedete ogni anno per cosa viene usato il carburante bioetanolo, vedrete che la lista si allunga sempre di più. I due usi più importanti del carburante bioetanolo sono come additivo o alternativa al petrolio e come carburante per caminetti speciali.
L'aggiunta di etanolo alla benzina aumenta il numero di ottano, rendendola più resistente alla detonazione. Il risultato è che la maggior parte del combustibile brucia invece di esplodere. Aumentare il numero di ottano del carburante è di solito un processo molto costoso; l'aggiunta di etanolo al carburante di bassa qualità migliora le sue prestazioni senza aumentare significativamente il costo. Molte case automobilistiche hanno anche iniziato a supportare l'E85 nei loro veicoli, che è un carburante fatto da 85% etanolo e 15% prodotti petroliferi.
Caminetti a bioetanolo stanno diventando sempre più comuni e potrebbero alla fine sostituire completamente i caminetti convenzionali. Poiché il bioetanolo brucia in modo così pulito e non produce prodotti di combustione tossici, i caminetti a bioetanolo non hanno bisogno di un camino per portare via il fumo; non c'è fumo di cui preoccuparsi. Poiché i camini a bioetanolo non richiedono infrastrutture aggiuntive, possono essere utilizzati freestanding in situazioni in cui avere un camino convenzionale sarebbe impossibile. Se vi state chiedendo quanto tempo dura il combustibile bioetanolo quando viene bruciato continuamente in un camino, la risposta è da 4 a 8 ore. I caminetti a bioetanolo di solito permettono all'utente di controllare il tasso al quale il combustibile viene bruciato attraverso varie impostazioni di calore. Più produce, più velocemente consuma carburante.
Cosa significa il bioetanolo per il futuro della produzione di carburante?
Il bioetanolo non è l'unico biocarburante in circolazione. Tuttavia, è attualmente la più importante, e i suoi primi successi sono stati un importante motore di ricerca in altre tecnologie correlate. Altri due esempi importanti di concetti simili sono il biodiesel e l'idrogeno combustibile. Esaminando come sono fatti il biodiesel, il bioetanolo e l'idrogeno combustibile, possiamo cominciare a capire come sarà il futuro delle tecnologie dell'energia pulita.
Il biodiesel è un altro promettente combustibile alternativo che può essere prodotto da oli e grassi. L'olio da cucina usato, l'olio vegetale e i grassi animali possono essere convertiti in biodiesel. Come il bioetanolo, il biodiesel sta suscitando interesse come possibile alternativa o complemento alla benzina. Un grande vantaggio del biodiesel è che può essere fatto dal riciclaggio di una vasta gamma di prodotti facilmente disponibili. Può anche essere usato in motori diesel esistenti senza bisogno di modifiche.
L'idrogeno è un'altra fonte di carburante alternativo che è molto più ecologico della benzina. Anche se l'idrogeno è l'elemento più abbondante nell'universo, è anche il più leggero. Di conseguenza, l'idrogeno libero è raro sulla Terra perché galleggia nello spazio. La maggior parte dell'idrogeno prodotto industrialmente è fatto con lo steam reforming, che richiede combustibili fossili. Tuttavia, sono in corso ricerche per produrre idrogeno dalla biomassa e dall'elettrolisi dell'acqua. Se questi sforzi portano a una produzione pulita ed efficiente di idrogeno, questo potrebbe essere fondamentale come fonte di carburante.
Mentre gli effetti del cambiamento climatico causato dall'uomo cominciano a manifestarsi e a colpire ogni angolo del pianeta, la ricerca sull'energia alternativa non è mai stata così importante. Nessuna singola tecnologia può permetterci di mitigare gli effetti del cambiamento climatico, ma passando a una tecnologia a zero emissioni, dove possibile, possiamo iniziare a ridurre il nostro impatto sull'ambiente.
I biocarburanti come il bioetanolo ci danno un assaggio di come potrebbe essere un futuro di energia pulita. La biomassa è abbondante sul nostro pianeta e possiamo sfruttarla per soddisfare i nostri bisogni energetici senza gli inconvenienti associati alla combustione dei combustibili fossili. Nei prossimi decenni, il bioetanolo e altri biocarburanti avranno certamente un ruolo importante nell'aiutarci a ridurre la nostra impronta di carbonio come civiltà.