Come Funziona il Bioetanolo

Poco diffuso ancora in Italia, il bioetanolo è combustibile che può essere utilizzato sia per la trazione sia per il riscaldamento. Nonostante sia rinnovabile e dotato d’interessanti proprietà, destano qualche preoccupazione alcune sostanze tossiche di tipo aldeidico e considerate dannose per l’uomo, che sono rilasciate nel corso della combustione.

Il bioetanolo fa parte dei combustibili di nuova generazione, alternativi a quelli derivati dal petrolio, la cui produzione avviene tramite la fermentazione naturale di biomasse, in particolare colture zuccherine e cereali. Da un punto di vista chimico si tratta comunque di etanolo, dotato delle stesse caratteristiche chimico fisiche di quello prodotto industrialmente a partire da derivati petroliferi attraverso la sintesi chimica, ma è proprio il metodo di produzione naturale a renderlo interessante, da un punto di vista energetico, poichè lo rende una risorsa rinnovabile. La produzione di bioetanolo richiede, tuttavia, la sottrazione di colture che potrebbero essere destinate all’alimentazione e ciò ha condotto i ricercatori a sviluppare nuovi studi per realizzarne la produzione attraverso lo sfruttamento di materiali di scarto, ricchi di cellulosa, come legno, foglie e paglia. Il metodo è più difficoltoso ma contribuirebbe in modo efficace anche allo smaltimento di rifiuti provenienti dalla selvicoltura.

L’utilizzo del bioetanolo come carburante presenta alcuni vantaggi da un punto di vista ambientale. L’anidride carbonica emessa nel corso della sua combustione è, infatti, bilanciata da quella sottratta dai vegetali nel corso della loro crescita, anche se in realtà il ciclo non è completamente chiuso, poiché altre emissioni sono generate in fase di produzione e di trasporto. Trattandosi di un materiale naturale è, inoltre, biodegradabile e, a differenza dei derivati petroliferi, non contiene zolfo. Tra i problemi, ancora da affrontare, si segnala la presenza di sostanze tossiche che si sviluppano in fase di combustione, in particolare aldeidi. Un altro punto a favore del metodo di produzione è il valore commerciale dei coprodotti, che trovano applicazione nel settore della mangimistica e della coenergia, attenuando così, i costi di produzione. Come avviene per la maggior parte dei combustibili, il bioetanolo può essere destinato sia alla trazione sia al riscaldamento. Può essere, infatti, miscelato alla benzina, e in proporzioni del 5 o 10% non sono necessarie particolari modifiche ai motori tradizionali. Alte percentuali richiedono invece la tecnologia Flexifuel.

Interessante è anche l’uso del bioetanolo come combustibile di biocamini e biostufe, che possono essere realizzate senza canne fumarie e quindi senza opere murarie. Il tipo di bioetanolo utilizzato, dovrebbe essere in questi casi di elevata qualità tale da garantire concentrazioni molto basse di prodotti di combustione, anche se i pareri sulla sua totale innocuità sono discordi.

In basse percentuali il bioetanolo può essere utilizzato come additivo per la benzina, senza la necessità di particolari modifiche per i normali motori, come avviene per la versione E5, in cui la miscela è costituita da benzina contenente il 5% di bioetanolo. Quando le proporzioni sono invece rilevanti, come nel caso dell’E85, in cui il bioetanolo è pari all’85%, sono necessarie alcune modifiche, dovute all’alto potere corrosivo dell’alcool. I motori Flexifuel sono stati studiati per adattarsi con facilità alle diverse concentrazioni. L’utilizzo del bioetanolo puro, o E100, è particolarmente problematico nelle zone dal clima rigido, poiché crea particolari problemi nell’avvio a freddo. La qualità del combustibile può essere stimata dal valore di alcune proprietà peculiari, e in questo caso diventa inevitabile il confronto con la benzina. Ad esempio, il contenuto energetico per unità volumetrica del bioetanolo è circa i 2/3 rispetto alla benzina, il che comporta un maggiore consumo, o in altre parole la necessità di serbatoi più ampi. Per quel che riguarda il numero di ottano, cioè l’indice di resistenza alla detonazione, il bioetanolo mostra valori più alti e ciò permette l’aumento dei valori di compressione dai quali risulta migliorata l’efficienza e la prestazione del motore. A differenza degli idrocarburi, le molecole di etanolo contengono ossigeno, grazie al quale la combustione è più pulita ed è realizzata a temperature relativamente basse. Non meno importante è la volatilità, che è generalmente indicata dalla tensione di vapore di Reid, che presenta valori inferiori per il bioetanolo. Se da un lato, ciò costituisce un beneficio, poiché si assiste sia a una riduzione di emissioni sia a una maggiore sicurezza nel suo impiego, riducendo i rischi di esplosioni, dall’altro aumentano i problemi relativi alla fase di accensione del motore. Risulta essere, inoltre, molto importante, che nel corso della combustione non si sviluppino sostanze tossiche o odori sgradevoli in particolare se il bioetanolo è utilizzato in luoghi chiusi, per alimentare biostufe o biocaminetti. Per la commercializzazione di queste tipologie sono in genere eseguite indagini analitiche specifiche.

Tipologie

Poiché il bioetanolo può essere prodotto da qualunque materia prima, contenente zuccheri in forma libera o polimerica, in ogni territorio si tendono a sfruttare le varietà vegetali più facilmente coltivabili in loco ed economiche. In Brasile, grazie alle vaste colture di canna da zucchero, è diventato ben presto una risorsa energetica di primaria importanza e anche in diverse nazioni del Nord e Centro Europa, alto è l’interesse verso questo biocombustibile, prodotto da piante di frumento, orzo e barbabietola da zucchero. Diverse sperimentazioni sono state condotte servendosi anche di frutta o patate. Il bioetanolo così ottenuto è denominato di prima generazione, ma è destinato a essere sostituito da quello di seconda generazione in cui la fermentazione è condotta su materiale di tipo lignocellulosico, costituito per lo più da scarti legnosi, cortecce, foglie e paglia. L’ambizioso obiettivo contribuirebbe alla trasformazione degli scarti in energia, senza sottrarre risorse al settore alimentare. Il processo è tuttavia molto più complesso, in quanto l’idrolisi della cellulosa, condotta per via enzimatica, è più complessa rispetto a quella dell’amido, presente nei cereali. E’ interessante anche la variabilità dei sottoprodotti che si ottengono al variare del substrato vegetale. Utilizzando i cereali si ottengono paglia e mangimi per animali, mentre dalla canna da zucchero si ottiene la bagasse, che ha ancora un potere combustibile, ed è impiegata nei sistemi a cogenerazione e per la produzione di pellets. Quando anche i coprodotti trovano utili applicazioni si ha il vantaggio dell’abbattimento dei costi dell’intero ciclo, oltre a un quantitativo limitato di scarti da smaltire. Spesso si effettuano analisi sulle diverse biomasse candidate a diventare materia prima, al fine di stimarne la qualità e prevederne la resa. Queste comprendono l’analisi gas-cromatografica dei carboidrati presenti, sia in forma di zuccheri semplici che di polimeri, al fine di studiare la loro distribuzione nella pianta e la loro concentrazione nei diversi periodi di crescita. Importante è anche l’analisi della frazione fibrosa, poiché gli zuccheri semplici, direttamente impiegati nel processo di fermentazione, derivano in parte anche dalla degradazione delle pareti cellulari. La lignina invece non subisce degradazione nel corso del processo e una sua alta concentrazione può costituire uno svantaggio.

Prezzi

Il bioetanolo presenta una notevole varietà di prezzi, diversi da nazione a nazione. Ciò è probabilmente da attribuire, tra le altre variabili, al costo delle materie prime e del processo di produzione oltre alle tassazioni dei governi locali. Tutti questi fattori sono in grado di renderlo concorrenziale rispetto agli altri combustibili attualmente in uso, senza dimenticare che nell’indicazione del prezzo per unità di volume di bioetanolo bisogna considerare la sua minore densità energetica. Il prezzo può subire variazioni anche se si passa dall’E5, all’E85 o all’E100, poiché il primo, essendo costituito dal 95% di benzina, avrà probabilmente un prezzo molto simile.

Nonostante nel Centro e Nord Europa siano già relativamente diffusi i distributori di bioetanolo, pare che sul territorio italiano, ne siano presenti soltanto due: il primo, inaugurato alcuni anni fa a La Spezia, il secondo, più recente a Bolzano. Risalire ai prezzi praticati in Italia per litro di carburante, è difficoltoso, anche se orientativamente si parla di prezzi che oscillano tra 0.6 a 0.9 euro/l. E’ proprio tale difficoltà che favorisce la pubblicizzazione di macchinari idonei all’autoproduzione, di costo abbastanza elevato, circa 6000 euro, grazie ai quali il costo per litro di carburante potrebbe, però, essere abbattuto a circa 0.15 euro.

Informazioni più precise sono invece disponibili per i prezzi del bioetanolo da utilizzare come combustibile per i biocamini e le biostufe. La vendita diretta non è ancora molto diffusa, anche se, alcune importanti catene di distribuzione internazionale iniziano a commercializzarlo in confezioni da bottiglie da 1 l. Spesso però il canale preferenziale di acquisto è attraverso internet, in quanto i distributori sono ancora in numero limitato. Come conseguenza, in genere, non si possono effettuare ordinazioni inferiori a 20-25 l, considerando anche l’incidenza dei costi di trasporto. Il bioetanolo è venduto in taniche da 5,10 e 50 l. Considerando soltanto quelli definiti di buona qualità, i prezzi al litro variano tra i 2 e i 4 euro, in base anche al formato e al quantitativo totale ordinato. Spesso, infatti, all’aumentare del volume della tanica o del quantitativo ordinato i costi del bioetanolo si riducono. Ad esempio le taniche da 5 litri permettono, per unità di volume, un risparmio di circa il 10% rispetto alle bottiglie da 1 litro, come anche acquistando 100 l piuttosto che 25 l si può risparmiare oltre il 20% a litro.