5 modi in cui i biocarburanti prodotti in modo responsabile vanno a vantaggio di tutti

Il pompaggio del gas è un ottimo momento per la contemplazione esistenziale. La prossima volta che riempirai il serbatoio, pensa a da dove viene quella benzina. Arabia Saudita? No, torniamo ancora più indietro: la tua benzina iniziò la sua vita 300 milioni di anni fa come una foglia di un'antica alga o uno squalo preistorico con problemi cardiaci. Quando quello squalo è morto e le alghe si sono avvizzite, si sono decomposte sul fondo dell'oceano. Nel corso dei millenni, quando sempre più materia organica si è depositata sopra lo squalo e le alghe, la pressione e il calore hanno convertito il carbonio di quelle creature morte nella sostanza viscosa che chiamiamo petrolio greggio.

È qui che entra in gioco l'Arabia Saudita. L'antico greggio viene pompato dalla terra, spedito da una superpetroliera a una raffineria in Texas e convertito in benzina (e carburante diesel e carburante per aerei e occasionalmente tino di vaselina).

Mentre stai contemplando questo ciclo di produzione di 300 milioni di anni, considera l'energia necessaria per frantumare quel carbonio in greggio, e poi il carburante necessario per scavare i pozzi di petrolio, pompare la roba, spedirla dall'altra parte del mondo, raffinarla , caricalo sui treni, poi sui camion, per arrivare infine alla tua stazione di servizio locale. Devono esserci modi più diretti, efficienti dal punto di vista energetico e rispettosi dell'ambiente per trasformare la materia a base di carbonio in combustibile? Ci sono e si chiamano biocarburanti.

I biocarburanti sono qualsiasi forma di energia derivata da una fonte vegetale. I biocarburanti più comuni sono l'etanolo , un carburante alcolico ottenuto dalla fermentazione di un materiale zuccherino come il mais o la canna da zucchero e il biodiesel , un carburante diesel a base di oli e grassi vegetali anziché petrolio greggio. Quando la materia prima per i biocarburanti viene coltivata e raccolta in modo responsabile e sostenibile, i vantaggi dei biocarburanti incidono più del prezzo alla pompa. I biocarburanti hanno il potenziale per ridurre l'inquinamento, ridurre la povertà globale e convertire milioni di tonnellate di rifiuti in energia pulita.

Ecco il nostro elenco dei cinque modi ingegnosi in cui i biocarburanti prodotti in modo responsabile possono avvantaggiare tutti, a partire dal passaggio dall'etanolo a base di mais alla "grassolina".

1. Gas dall'erba
2. Riempi 'er up con Pond Scum
3. Volare in alto (ed economico) con i biocarburanti
4. Mettere l'"Eco" in Impatto Economico
5. Auto della spazzatura

La produzione di etanolo ha acceso un acceso dibattito tra scienziati ambientali e agricoltori. È vero che l'etanolo brucia in modo più pulito rispetto alla benzina convenzionale, emettendo meno anidride carbonica e benzene nell'aria. È anche vero che il mais e altre piante utilizzate come materia prima di etanolo assorbono l'anidride carbonica atmosferica nella loro fase di crescita, riducendo notevolmente i livelli di anidride carbonica durante l'intero ciclo di vita del carburante [fonte: Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti ]. Ma la dipendenza dal mais come materia prima di etanolo negli Stati Uniti ha creato problemi, sia con l'approvvigionamento alimentare che con il consumo di combustibili fossili.

Gli esseri umani consumano direttamente solo due spighe di mais su 10 coltivate negli Stati Uniti, come mais fresco, sciroppo di mais, farina di mais o altri derivati ​​del mais. Le altre otto spighe erano tradizionalmente mangime per il bestiame come mucche, maiali e polli, ma questo era prima del boom dell'etanolo. Grazie in parte ai sussidi governativi, da agosto 2011 a luglio 2012 è stato coltivato più mais per l'etanolo che per il bestiame [fonte: Lott ]. Quella fu la prima volta nella storia dell'agricoltura americana. In un anno in cui le condizioni di siccità hanno ridotto la resa totale di mais, i critici incolpano la produzione di etanolo per i prezzi alimentari ancora più elevati [fonte: McDonald ].

Anche mais e semi di soia, un'altra popolare materia prima di etanolo, richiedono grandi quantità di energia da combustibili fossili per essere prodotti. I trattori bruciano la loro giusta quota di combustibili fossili , ma il principale colpevole è il fertilizzante sintetico. Il fertilizzante azotato, ad esempio, richiede 1,5 tonnellate (1360,7 chilogrammi) di combustibili fossili - di solito carbone e gas naturale - per produrre una tonnellata (907,18 chilogrammi) di azoto [fonte: Oliver ].

Per fortuna, ricercatori e agricoltori hanno identificato una serie di fonti non alimentari di materie prime di etanolo che possono crescere praticamente ovunque senza fertilizzanti aggiuntivi. Negli Stati Uniti, le migliori opzioni sono le erbe alte come il panico verga e il miscanto. Queste erbe crescono più di 10 piedi (3,05 metri) di altezza in fili spessi e sono piante perenni , il che significa che possono essere raccolte in autunno e ricrescere in primavera. Meno piantumazioni significano meno combustibili fossili bruciati nel trattore. In climi tropicali come le Hawaii e il sud-est asiatico, i ricercatori stanno sperimentando la bana, il sorgo dolce e una noce di olio non commestibile chiamata jatropha [fonte: Smith ].

Queste erbe possono crescere in terreni poveri con poca irrigazione o apporto di fertilizzanti. E confezionano un pugno di biomassa. Secondo i test dell'Argonne National Laboratory, il panico verga ha un rapporto di produzione di energia da 1 a 10, il che significa che ogni unità di energia consumata per produrre etanolo da panico verga risulta in 10 unità di energia disponibile. L'etanolo da mais, d'altra parte, produce solo 1,36 unità di energia in uscita per ogni unità di energia in ingresso [fonte: Wang ].

Il passaggio alla " grassolina " è geniale perché non è in concorrenza con le colture alimentari esistenti, può essere coltivata su terreni marginali, non fa affidamento su fertilizzanti sintetici e produce una quantità di energia molto maggiore per unità di biomassa. Ciò aiuta a mantenere bassi i prezzi del cibo, i costi del carburante e i livelli di inquinamento bassi: una vittoria per tutti!

A partire dagli anni '50, i ricercatori di energia alternativa hanno messo gli occhi sulle alghe [fonte: Keune ]. Le alghe mature - quella poltiglia verde viscida nota anche come feccia di stagno - sono ricche di lipidi , un tipo di molecola che include i grassi. Questi lipidi possono essere estratti e trasformati in biodiesel. La sostanza algale secca rimanente può essere fermentata e trasformata in etanolo [fonte: Haag ]. Due carburanti al prezzo di uno!

Le alghe hanno bisogno di tre cose per crescere: acqua, luce solare e anidride carbonica. Altrimenti, non sono molto esigenti. Le alghe possono crescere in acqua dolce o salata, anche nelle acque reflue degli impianti di trattamento delle acque reflue o degli allevamenti. La chiave per coltivare grandi alghe è l'abbondanza di anidride carbonica disponibile nell'acqua. Gli stagni naturali di solito non contengono abbastanza anidride carbonica per mantenere sani tassi di crescita, ma i ricercatori hanno trovato una soluzione ingegnosa: reindirizzare le emissioni di anidride carbonica dalle centrali elettriche a carbone negli stagni algali. Non solo il biodiesel algale brucia in modo più pulito del gas convenzionale, ma consuma le emissioni di carbone.

Nelle giuste condizioni, le colonie di alghe possono raddoppiare di massa durante la notte e un impressionante 50 percento di quella massa è costituito da petrolio. Per fare un confronto, la seconda migliore pianta produttrice di petrolio è la palma da olio, che contiene solo il 20% di olio [fonte: Haag ]. Il governo degli Stati Uniti ha investito decine di milioni di dollari per aiutare a immettere sul mercato combustibili algali, ma gli attuali metodi di produzione costano ancora 8 dollari al gallone proibitivi alla pompa. La speranza è che con ulteriori investimenti da parte dei giganti dell'energia e dell'esercito degli Stati Uniti come Exxon Mobil e Chevron, le alghe diventino sia un supercarburante ambientale che economico .

L'esercito statunitense è il più grande divoratore di gas del mondo, acquista e brucia oltre 8 miliardi di galloni di carburante all'anno [fonte: National Energy Technology Laboratory ]. Il carburante degli aerei è una risorsa particolarmente costosa e l'esercito è sempre alla ricerca di modi per ridurre i costi di mantenimento della sua flotta aviotrasportata. Una possibilità interessante è il maggiore uso di biocarburanti nel mix di carburante degli aerei.

Durante la seconda guerra mondiale, gli scienziati tedeschi hanno sviluppato un processo per produrre combustibile liquido dal carbone. Conosciuti come combustibili Fischer-Tropsch (FT), possono essere prodotti da carbone, gas naturale o biomassa [fonte: Ryan ]. L'esercito americano è particolarmente interessato alla biomassa come fonte di carburante perché diminuisce la dipendenza dal petrolio straniero, aumentando così la sicurezza energetica in caso di crisi internazionale.

Ma l'attenzione sui biocarburanti va oltre la sicurezza energetica o il "rinverdimento" dell'esercito. È anche una decisione aziendale intelligente. In una conferenza stampa del 2012, il vicesegretario dell'Air Force Terry Yonkers ha spiegato che i test militari mostrano che i biocarburanti bruciano in modo più pulito e più fresco nei motori a reazione. Ciò aumenta la durata complessiva del motore di un fattore dieci, riducendo notevolmente i costi di riparazione e sostituzione [fonte: Ryan ].

Un altro vantaggio dei biocarburanti è che hanno una massa inferiore rispetto ai combustibili fossili, il che significa che il carburante per aerei a base biologica pesa meno del carburante per aerei convenzionale. Ciò potrebbe avere grandi implicazioni per gli aerei commerciali, dove il peso dell'aereo si riflette sui prezzi dei biglietti. Un esercito più ecologico, più sicuro e voli più economici per Cleveland? Un'altra vittoria per i biocarburanti per tutti.

Poco meno della metà della popolazione mondiale vive nelle zone rurali, ma costituiscono il 70 per cento dei poveri del mondo [fonte: Banca Mondiale ]. Per decenni, la difficile situazione dei contadini poveri è stata esacerbata dai bassi prezzi dei generi alimentari. Il mercato globale dei prodotti alimentari di base come grano e mais era dominato dagli Stati Uniti e dall'Europa, dove i sussidi governativi mantenevano i prezzi innaturalmente bassi. Un paese come il Messico, che si nutriva di mais da solo, ora importa 12 milioni di tonnellate (10,88 miliardi di chilogrammi) all'anno dagli Stati Uniti, dove i prezzi del mais sono più bassi [fonte: Rodriguez ].

L'olio è lo stesso. Dei 47 paesi più poveri del mondo, 38 importano più petrolio di quello che producono a livello nazionale e 25 di questi 38 paesi importano ogni goccia di petrolio che consumano [fonte: Worldwatch Institute ]. Con un'eccessiva dipendenza sia dal cibo coltivato all'estero che dal petrolio estero, i poveri delle zone rurali dei paesi in via di sviluppo sono pericolosamente esposti a picchi di prezzo. Quando i prezzi del cibo e del petrolio salgono, come è accaduto drammaticamente negli ultimi anni, ne subiscono le conseguenze senza nessuno dei benefici.

I biocarburanti nostrani hanno il potenziale per invertire il tasso di povertà nei paesi in via di sviluppo. Pensa alle centinaia di milioni di agricoltori che riescono a malapena a sopravvivere con il prezzo di mercato delle loro colture alimentari. Coltivando etanolo e biodiesel, riceveranno un prezzo equo per un prodotto caldo. Allo stesso tempo, gli imprenditori energetici nel loro stesso paese possono costruire l'infrastruttura dei biocarburanti per generare energia propria. Un rapporto del 2010 dell'International Food Policy Research Institute ha concluso che l'aumento della produzione di biocarburanti in paesi come la Tanzania e il Mozambico potrebbe ridurre il tasso di povertà in quei paesi del 5% entro il 2020 [fonte: Arndt et al ].

Costi energetici inferiori, salari migliori e povertà rurale ridotta: un'altra vittoria per i biocarburanti per tutti.

L'americano medio genera ogni giorno 4,43 libbre (2 chilogrammi) di immondizia. Come nazione, nel 2010 abbiamo buttato fuori circa 250 milioni di tonnellate (227 miliardi di chilogrammi) di spazzatura, dai rifiuti alimentari ai detriti delle costruzioni fino agli iPhone obsoleti [fonte: EPA ]. E se potessimo deviare tutti quei rifiuti dalla discarica e convertirli in energia utilizzabile? Doc Brown lo ha fatto in "Ritorno al futuro" - alimentando il reattore a fusione fredda della sua DeLorean con bucce di banana e birra - e grazie a un processo chiamato gassificazione , possiamo farlo anche noi.

La gassificazione utilizza il calore e la pressione per rompere i composti molecolari di quasi tutti i materiali a base di carbonio in una sostanza chiamata gas sintetico o syngas . In tutto il mondo, le città stanno sostituendo le loro discariche con impianti di gassificazione. A Edmonton, la capitale della provincia canadese dell'Alberta, la città sta costruendo una struttura che convertirà 100.000 tonnellate (90 milioni di chilogrammi) di rifiuti urbani in 9,5 milioni di galloni (35.961 litri cubi) di biocarburante all'anno [fonte: Città di Edmonton ] .

All'interno della struttura di Edmonton, la cui apertura è prevista per il 2013, i rifiuti urbani (immondizia) saranno differenziati per tipologia: rifiuti organici compostabili, materiale riciclabile e prodotti di scarto che normalmente andrebbero in discarica . Questi avanzi verranno ridotti in una poltiglia fine e immessi nel gassificatore, dove il calore incredibile, non il fuoco, liquefa il materiale in monossido di carbonio (CO) e idrogeno (H2), i principali elementi del syngas. Il syngas passerà quindi attraverso un convertitore catalitico in cui le molecole vengono riorganizzate per formare etanolo, un biocarburante standard e metanolo [fonte: Edmonton Biofuels ].

Dalla California alla Finlandia, stanno spuntando altri di questi impianti per trattare i rifiuti a base di legno e la semplice spazzatura vecchia. La DeLorean di Doc potrebbe essere lontana? Beh si. Ma quando milioni di tonnellate di spazzatura diventano milioni di galloni di gas, questa è un'altra vittoria per i biocarburanti per tutti.

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Nota dell'autore: 5 modi in cui i biocarburanti prodotti in modo responsabile vanno a vantaggio di tutti

È stato stimolante ricercare questo articolo e conoscere tutte le tecnologie energetiche innovative implementate in tutto il mondo. È facile diventare pessimisti sui combustibili fossili, sui cambiamenti climatici e sui prezzi del gas, ma è eccitante sapere che ci sono menti intelligenti al lavoro per sviluppare le tecnologie che possono trasformare l'erba selvatica e i rifiuti in carburante per la mia Ford. Spero che tutti i potenziali vantaggi di un passaggio globale ai biocarburanti si realizzino nel corso della mia vita. Renderebbe orgoglioso questo consumatore di gas.

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