Etanolo come fonte energetica rinnovabile: dai processi produttivi all'impiego pratico.

Il Bioetanolo è un liquido limpido e incolore, che può essere prodotto virtualmente da qualsiasi materia prima contenente zuccheri fermentescibili. Le sorgenti utilizzate nella produzione di prima generazione più comuni sono: la canna da zucchero e le barbabietole da zucchero.
Il bioetanolo di seconda generazione coinvolge l’utilizzo di materie prime zuccherine provenienti (per esempio dalle colture erbacee, dalle colture legnose e dai rifiuti organici dell’industria agroalimentare) e prevede tecniche di produzione tecnologicamente più complesse.
Questo combustibile per veicoli a motore è il più diffuso nelle Americhe, soprattutto in Brasile, dove molte automobili funzionano a bioetanolo prodotto da canna da zucchero.
Come carburante l'etanolo può essere usato puro (E100) o miscelato con benzina in diversi rapporti: in questo caso si parla di E85, E95 o E10 quando la percentuale di etanolo nella miscela è rispettivamente 85, 95 e 10.
Mescolando etanolo con benzina si ottengono diversi vantaggi, l’alto numero di ottani dell’etanolo (96-113) aumenta il numero di ottani della miscela, riducendo la necessità di additivi antidetonanti tossici usati per aumentare ottani.
Le miscele con basso tenore di bioetanolo possono essere utilizzate in motori a ciclo otto senza sostanziali modifiche. La miscela "E10" è composta dal 10% di etanolo e dal 90% di benzina (prodotto conosciuto all’estero come "gasohol"). Le miscele che contengono un’alta percentuale di etanolo richiedono invece maggiori modifiche al motore che deve essere ricalibrato.
L'etanolo viene impiegato anche per la produzione di ETBE (etil-t-butil-etere un composto organico derivante dagli alcoli etilici e isobutilici); oltre ad aumentare il numero di ottani nei carburanti, apporta alla miscela combustibile una percentuale di ossigeno che rende il processo di combustione più efficiente. Il minor contenuto di idrocarburi incombusti, o parzialmente ossidati (per esempio aldeidi) comporta inoltre un minore impatto ambientale.

I principali benefici ambientali che possono essere acquisiti utilizzando etanolo, o ETBE, sono:

• Riduzione del livello di ozono negli strati bassi dell'atmosfera. Molti prodotti secondari della combustione degli idrocarburi formano ozono attraverso reazioni fotochimiche; tra questi, il monossido di carbonio, gli idrocarburi incombusti, il benzene e gli ossidi di azoto. L'ozono della stratosfera ci protegge dalle radiazioni ultraviolette, ma se presente negli strati bassi (troposfera) causa gravi problemi respiratori e può danneggiare le piante. L'uso di combustibili ossigenati, come l'etanolo. riduce la formazione dell'ozono perché i gas prodotti dalla combustione sono meno reattivi.

• Riduzione dei gas serra. Anche nel caso di una perfetta combustione degli idrocarburi, i gas prodotti ( ! ) sarebbero responsabili di un aumento dell'effetto serra dell'atmosfera. Nelle condizioni ordinarie, l'uso di miscele bioetanolo-benzina come E85 o E10 potrebbero ridurre l'emissione di gas serra rispettivamente del 37.1% e del 3.9%.

• Riduzione delle emissioni da parte di miscele di etanolo. Si è accertato che miscele di combustibili contenenti il 10% di etanolo riducono del 25-30% le emissioni di monossido di carbonio e del 6-10% di anidride carbonica. Per quanto riguarda i composti organici volatili (VOC), si riscontra una significativa diminuzione di essi in miscele a medio-alto contenuto di etanolo. Poiché l'etanolo non contiene zolfo anche le emissioni di anidride solforosa sono ridotte.

• Benefici connessi con le coltivazioni associate alla produzione di etanolo.

II bioetanolo è oggi prodotto da risorse rinnovabili quali colture amidacee o zuccherine. Dal punto di vista energetico l'etanolo contiene circa 23.6 Mj/1 (PCS acronimo di potere calorifico superiore, cioè la quantità di calore disponibile che viene prodotto per effetto della combustione completa, a pressione costante, della massa unitaria del combustibile, quando i prodotti della combustione siano riportati alla temperatura iniziale del combustibile e del comburente.), ma grazie all'alta efficienza di combustione e al suo credito in ottani esso può rimpiazzare 28 Mj/1 di benzina. A questo bisogna aggiungere 3.9 Mj/1 di energia fornita dai co-prodotti per un totale di 31.9 Mj/litro. La coltivazione del mais necessario per produrre un litro di etanolo richiede 4.9 Mj, mentre con le correnti tecnologie 14 Mj/1 sono richiesti dai processi di conversione del mais in etanolo. Il favorevole rapporto energetico di circa 1,7 potrebbe aumentare significativamente col progredire delle tecnologie.

Nei contesti socio-economici la possibilità di utilizzare l’etanolo come combustibile e come materia prima nell’industria chimica, è stata ampiamente dimostrata sia sul piano tecnico sia su quello economico.
L’etanolo sta sostituendo composti chimici soggetti a restrizioni di tipo legislativo quali il piombo tetraetile ed il MTBE (Metil-Ter.Butil-Etere) entrambi impiegati come additivi nelle benzine.
Alte quotazioni del petrolio possono rendere conveniente la produzione di etanolo dalle biomasse, mentre un abbassamento del prezzo dello zucchero e dei cereali possono indurre a dirottare parte dell'eccedenza verso la produzione di etanolo.
Oltre a questi fattori economici, ci sono considerazioni di natura politica sulla dipendenza dei Paesi industrializzati nei confronti dei Paesi produttori di petrolio, e che spingono i primi a tener alta l'attenzione verso fonti energetiche alternative.
Più recentemente, la consapevolezza dei danni ambientali causati dallo sfruttamento intensivo dei combustibili fossili ha spinto la Comunità Internazionale e i singoli Paesi a riconsiderare la propria politica energetica ponendo dei limiti alle immissioni dei "gas serra".
Tali limiti possono essere rispettati sia aumentando l'efficienza delle tecnologie che incrementando la quota di energia derivante da fonti energetiche.
In Italia sono stati predisposti dal Ministero delle Politiche Agricole e Forestali, il Programma Nazionale 'Biocombustibili' (PROBIO) e il Programma Nazionale Energia Rinnovabile da Biomasse (PNERB), al fine di promuovere la coltivazione di biomasse agro-zootecniche-forestali dedicate specificamente alla produzione di energia rinnovabile.
In più, la Legge n.448 del 23 Dicembre 1998 ha introdotto, dal 1 Gennaio 1999, una "Tassazione sulle emissioni di anidride carbonica e misure compensative" meglio conosciuta come carbon tax, imposta sui prezzi al consumo dei combustibili fossili. A partire dal 1 Gennaio 2000 parte dei proventi di tale tassa saranno utilizzati per finanziare progetti e investimenti tesi a ridurre le emissioni di ! , incentivare l'utilizzo di fonti energetiche rinnovabili, incluse le biomasse, e migliorare l'efficienza degli impianti convenzionali di produzione energetica.