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Earth Overshoot Day: una riflessiva ricorrenza

19 Ago

Se stamattina vi siete dilettati nel leggere le notizie nelle rubriche di scienza dei principali quotidiani, non vi sarà sicuramente sfuggita la notizia riguardante il cosiddetto Earth Overshoot Day. Come da titolo, credo che sia importante, prima di tutto, comprendere a pieno cosa questo nome significhi ma, soprattutto, aprire una riflessione per il futuro energetico della nostra Terra.

Al solito, vi giuro non vorrei dirlo ma sono costretto, molti dei nostri amati giornali, anche a diffusione nazionale, pubblicano notizie perchè devono, senza minimamente comprendere di cosa si stia parlando. Perchè dico questo? Leggendo diversi articoli, e conoscendo già di mio il significato della ricorrenza, ho provato a mettermi nei panni di qualcuno ignorante sulla questione. Questa sarà anche una mia personale posizione, ma leggendo le notizie in rete, credo che molto difficilmente ci si possa informare capendo realmente quello di cui si sta parlando. Ora, non voglio assolutamente mettermi su un piedistallo, non ne avrei diritto ne tantomeno le competenze, ma, vi prego, prima di scrivere qualcosa, cercate di capirlo almeno voi.

Perchè dico questo? Molti giornali esauriscono la notizia in poche righe riassumendo in questo modo: oggi è il giorno in cui abbiamo ufficialmente consumato tutte le risorse rinnovabili che la Terra è in grado di produrre fino alla fine dell’anno solare. Come direte voi, ma se le risorse sono rinnovabili sono rinnovabili sempre. Come faccio ad aver già consumato quello che la Terra produrrà nei prossimi mesi? Inoltre, per farla breve, ma se ci siamo mangiati tutto quello che avevamo a disposizione fino alla fine dell’anno, domani cosa mangiamo? Per fare un esempio, è come una famiglia che fa la spesa per l’intera settimana senza la possibilità di riandare a comprare nulla. Arrivati a giovedi, le scorte sono completamente finite. Poi?

Cerchiamo di essere seri e comprendere a pieno cosa significa questa fantomatica data.

Ogni anno, l’organizzazione no profit Global Footprint Network, ripeto “organizzazione” non centro di ricerca come qualche giornale ha scritto, calcola la data in cui la nostra società globale ha consumato tutte le risorse rinnovabili annuali. Cosa significa? Prendiamo come esempio un campo coltivato con insalata. Nell’arco dell’anno, questo campo riuscirà a produrre 100 Kg di insalata. Arrivati ad agosto, noi abbiamo già mangiato 100 Kg di insalata, dunque abbiamo raggiunto molto in anticipo le risorse che il nostro campo sarà in grado di produrre. Dunque, se vogliamo mangiare altra insalata dobbiamo prenderla nel campo del nostro vicino.

Ora, come è ovvio, non mangiamo solo insalata. Infatti, questo calcolo viene fatto prendendo in esame tutte le risorse rinnovabili che abbiamo a disposizione sul nostro pianeta. Tra queste, oltre ai cibi, entrano ovviamente anche beni diversi: l’elettricità prodotta da fonti rinnovabili, i tessuti naturali che utilizziamo per i nostri capi d’abbigliamento, ecc..

Nel calcolo di questa data, entra ovviamnete anche la produzione di CO2 che immettiamo in atmosfera. Come è ovvio, il nostro pianeta è in grado di assorbire una frazione degli inquinanti che espelliamo, oltre questa soglia, questi gas restano in atmosfera formando strati inquinanti.

A questo punto, spero di essere riuscito a far capire come è possibile calcolare questa data e quali sono i fattori principali che entrano in questo computo.

Come anticipato, oggi è l’Earth overshoot Day, cioè come il nome stesso indica, il giorno in cui abbiamo superato le risorse della Terra.

Ci deve preoccupare questa data?

Ovviamente si ma, soprattutto, ci deve far riflettere molto. Praticamente, noi stiamo vivendo come parassiti in grado di consumare molto velocemente le risorse del pianeta che ci ospita. Come potete facilmente immaginare, questo trend negativo è solo peggiorato negli ultimi anni.

Visitando il sito dell’associazione:

Global Footprint Network

che oltre a questa data, ha tutta una serie di attività tese a sensibilizzare le società sul problema energetico, troviamo una tabella molto interessante:

Data dell'overshoot day nel corso degli anni

Data dell’overshoot day nel corso degli anni

Quanto riportato mostra l’overshoot day calcolato nel corso degli anni. Come evidente, se nel 1987 eravamo quasi in pari con una data prossima alla fine dell’anno solare, nel corso del tempo l’overshoot day si è sempre notevolmente anticipato. Come spesso sentiamo ripeterci, poichè oggi à il 19 agosto, secondo questo calcolo, per poter vivere noi oggi avremmo bisogno di 1.5 Terre in grado di fornirci le risorse rinnovabili di cui abbiamo bisogno.

Ovviamente, questo è un calcolo mediato su tutti i paesi. Come è facile immaginare, esiste uno squilibrio notevole anche in questo caso. Per un dettaglio su alcuni paese campione, possiamo far riferimento a questa tabella:

Paesi-equivalenti richiesti dai consumi dei singoli stati

Paesi-equivalenti richiesti dai consumi dei singoli stati

In questo caso, il calcolo è sul singolo paese tenendo conto delle risorse che il paese stesso è in grado di fornire alla propria popolazione. Notiamo che ci sono dei casi veramente disastrosi. Esempi? Gli Emirati Arabi avrebbero bisogno di più di 12 paesi equivalenti! Inoltre, non fatevi ingannare dal dato sugli USA. Considerando la grandezza del paese, il numero di abitanti e le risorse a disposizione, se il modello di consumi USA fosse “esportato” anche negli altri paesi, il nostro deficit peggiorerebbe in modo significativo.

Se ci concentriamo sul caso Italia, anche se, almeno in questo caso, non siamo i peggiori in assoluto, sicuramente ci mettiamo del nostro. Come vedete, ad oggi, noi richiediamo 4 volte le risorse del nostro paese. Praticamente, se il calcolo fosse relativo solo al nostro paese, il nostro overshoot day cadrebbe intorno alla fine di marzo.

Per completezza di informazione, esistono ovviamente dei paesi “virtuosi” che contribuiscono ad abbassare il nostro debito naturale. Tra questi, ad esempio, Brasile, Australia, Indonesia e Svezia.

Se volete “divertirvi” a calcolare il vostro contributo a questo calcolo, la Global Footprint Network ha a disposizione un semplice questionario in grado di calcolare il vostro singolo contributo basandosi sui vostri consumi medi. Visto che sbandieriamo sempre la sincerità, vi pubblico il mio profilo:

Il mio contributo all'Overshoot Day

Il mio contributo all’Overshoot Day

Come vedete, anche io faccio la mia parte in negativo anche se sono sotto la media nazionale (2.5 paesi verso 4 di media) ma sopra la media mondiale. Il mio contributo principale, neanche a dirlo, viene dal consumo di cibo.

Per calcolare il vostro contributo, potete compilare il rapido questionario disponibile, anche in Italiano, a questa pagina:

Footprint personale

Inutile dire che non si tratta di un gioco ma il nostro personale risultato deve spingerci ad una riflessione sui nostri consumi e, preferibilmente, a cambiare il nostro stile di vita per cercare, tutti quanti, di interrompere questo trend negativo di cui abbiamo discusso.

 

Psicosi 2012. Le risposte della scienza”, un libro di divulgazione della scienza accessibile a tutti e scritto per tutti. Matteo Martini, Armando Curcio Editore.

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Biocarburanti di terza generazione

28 Giu

Sicuramente, tutti avrete sentito parlare di biocarburanti. Come e’ noto, la domanda mondiale di petrolio e derivati continua a crescere nel tempo, causando, tra le altre cose, un aumento del prezzo del greggio. Uno dei problemi principali per quanto riguarda il consumo di petrolio, e’ la crescita sempre piu’ accentuata di quelle che una volta venivano chiamate economie emergenti. Dico tra quelle che “venivano chiamate” economie emergenti perche’, come noto, si tratta ormai di economie gia’ belle che solide, si pensi ad esempio alla Cina e all’India, e dove l’aumentato benessere, crea una richiesta di materie prime sempre crescente da parte della popolazione. In questo scenario, le fonti fossili hanno una vita sempre piu’ corta e, come sappiamo bene, dobbiamo gia’ fare i conti con quello che succedera’ nell’era, attualmente ancora inimmaginabile, del dopo petrolio.

In questo scenario, gia’ da qualche anno, si e’ iniziato a parlare di biocarburanti. Forse non tutti sanno che siamo gia’ arrivati alla seconda generazione di questi prodotti. Nella prima generazione si parlava di produzione da materiale vegetale, mentre nella seconda generazione si e’ studiata in dettaglio la produzione di carburanti a partire dagli scarti alimentari.

Questi studi hanno mostrato delle problematiche molto complesse e difficilmente risolvibili. Nella prima generazione, sicuramente avrete sentito parlare dell’olio di colza. Uno dei problemi principali in questo caso e’ l’utilizzo di vaste aree di terreno per la produzione di queste piante. Necessariamente, il ricorso a queste colture, sottrae terreno alla produzione alimentare. Ora, anche quello cibo per la popolazione mondiale sempre crescente e’ un problema serio e su cui, prima o poi, dovremo ragionare per trovare una soluzione. Rubare terreno alla produzione alimentare per piantare colza, crea dunque una competizione tra due problemi fondamentali per la civilta’ umana.

Per quanto riguarda invece la seconda generazione, il problema principale in questo caso e’ dato dai costi di produzione di energia che mostrano tutt’ora valori troppo elevati se confrontati con quelli dei combustibili fossili.

A questo punto, la terza generazione di combustibili fossili, mira a trovare soluzioni alternative per la produzione di biocarburanti utilizzando materie prime facili da reperire, economiche e ad alto rendimento in termini di carburante.

Il settore di ricerca principale nei biocarburanti di terza generazione e’ quello che vuole impiegare microalghe.

Cosa sono le microalghe?

Si tratta di normalissime specie vegetali che crescono spontaneamente nelle acque reflue. Un eventuale utilizzo di queste alghe consentirebbe dunque non solo di risolvere il problema dei carburanti, ma anche di ridurre il carico inquinante nelle acque di scarto.

Ovviamente, in un’ottica di produzione di massa, si pensa di creare dei veri e propri allevamenti di alghe. In questo caso, le uniche cose di cui c’e’ bisogno sono uno specchio d’acqua (cisterna, vasca, ecc) e della luce del sole per permettere la fotosintesi.

Le alghe in generale sono molto ricche di lipidi e proteine che le rendono ottimi candidati per la produzione di biodiesel e bioetanolo. Per darvi un’idea, il contenuto di grassi di queste sostanze e’ anche 30 volte superiore a quello delle comuni specie vegetali utilizzate nella produzione di biocombustibile (mais e colza in primis).

Come confronto numerico, vi riporto una tabella in cui viene mostrato non solo il contenuto lipidico di queste sostanze confrontate con le materie prime utilizzate nella prima e seconda generazione, ma anche il rendimento in termini di olii che e’ possibile ottenere:

Materia prima

Contenuto lipidico (% olio/s.s.)

Rendimento in olio
(L olio/ha)

Suolo utilizzato
(m2/kg biodiesel)

Resa in biodiesel
(kg biodiesel/ha)

Mais

4

172

66

152

Soia

18

446-636

18

562

Jatropha

28

741-1.892

15

656

Camelina

42

915

12

809

Colza

41

974

12

946

Girasole

40

1.070

11

1.156

Olio di palma

36

5.366-5.950

2

4.747

Microalghe (basso contenuto in olio)

30

58.700

0,2

51.927

Microalghe (medio contenuto in olio)

50

97.800

0,1

86.515

Microalghe (elevato contenuto in olio)

70

136.900

0,1

121.104

Anche per quanto riguarda l’emissione di CO2, i carburanti prodotti da alghe presentano valori molto piu’ bassi rispetto ai biocarburanti soliti:

Materia prima

Emissioni di CO2

Impiego di acqua

Superficie necessaria per soddisfare la domanda mondiale di petrolio

 

(gCO2eq/MJ)

(g/m2/g)

(106 ha)

Jatropha

56,7

3.000

2.600

Alga

3

16

50-400

Olio di palma

138,7

5.500

820

Colza

78,1

1.370

4.100

Soia

90,7

530

10.900

Le proprieta’ dei carburanti ottenuti tra le terza e le prime due generazioni e’ del tutto equivalente:

Proprietà

Biodiesel da alghe

Biodiesel da soia

Biodiesel da colza

Biodiesel da girasole

Diesel

Densità (kg/L)

0,864

0,884

0,882

0,860

0,838

Viscosità (mm2/s, cSt a 40 °C)

5,2

4

4,83

4,6

1,9-4,1

Flash point (°C)

115

131/178

155/180

183

75

Punto di solidificazione (°C)

-12

-4

-10,8

-7

-50/+10

Punto di intorbidamento (°C)

2

1

-4/-2

1

-17

Numero di cetano

52

45/51

53/56

49

40-55

PCI (MJ/kg)

41

37,8

37,2

38,9

42

Dunque, tutto risolto, basta iniziare a coltivare alghe per eliminare il problema delle risorse fossili. Purtroppo, non e’ propriamente cosi’.

Come anticipato, si tratta di ricerche attualmente in corso. Il problema principale dell’utilizzo di alghe e’, al solito, il costo. Allo stato attuale per ottenere 1 Kg di alghe servono circa 3.5 dollari. Questo prezzo e’ ancora troppo alto in confronto ai combustibili classici.

Come detto pero’, si tratta di studi ancora ad un livello quasi pioneristico. In tal senso, ci sono ancora molti “manici” che possono essere utilizzati per migliorare e ottimizzare il processo. Prima di tutto, i costi mostrati sono relativi ad una produzione su piccolissima scala. Nell’idea di un impianto dedicato, il costo per Kg di alghe potrebbe scendere tranquillmanete di un fattore 10, rendendolo paragonabile a quello dei combustibili fossili. Inoltre, esistono migliaia di specie di alghe che possono essere coltivate. In termini di resa, le alghe attualmente in studio potrebbero non essere le migliori per contenuto lipidico. Trovare soluzioni migliori equivale a migliorare il rendimento in produzione e dunque ad abbassare ancora il prezzo. Sempre in questo contesto, il ricorso all’ingegneria genetica potrebbe aiutare ad ottimizzare i processi di fotosintesi, aumentando notevolmente la produzione lipidica e dunque il rendimento nella produzione di olii combustibili.

Concludendo, gli studi sulla terza generazione di biocarburanti mirano all’utilizzo di alghe. Queste specie vegetali presentano un altissimo contenuto lipidico che le rende ottime candidate per la produzione di combustibili. Allo stato attuale, ripetiamo di ricerca pura e appena iniziata, i costi di produzione delle alghe sono ancora troppo elevati. Gli studi in corso mirano dunque all’ottimizzazione della produzione di queste nuove materie prime, oltre a migliorare il rendimento trovando, tra le migliaia disponibili, quelle a maggior contenuto lipidico. Sicuramente, una ricerca del genere merita attenzione. In un futuro piu’ o meno prossimo potrebbe rivelarsi fondamentale per la civilta’ umana.

 

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