Definizione di biocarburante

Con il termine “biocarburanti” si fa riferimento ai carburanti allo stato liquido o gassoso ottenuti dalla biomassa, che possono essere utilizzati per l’alimentazione dei motori a combustione interna. Tradizionalmente il loro impiego è legato al settore dei trasporti, ossia per l’autotrazione in sostituzione dei combustibili fossili. Rispetto all’accezione classica, tuttavia, nel corso degli ultimi anni si è assistito a una rapida espansione del campo di applicazione dei biocarburanti in direzione della generazione elettrica e termica e in particolare della cogenerazione. In base alla produzione e all' utilizzo, i biocarburanti si distinguono in due categorie:
i biocarburanti di prima generazione: il biodiesel, gli oli vegetali puri, il bioetanolo prodotto dai cereali e dalle materie prime zuccherine, il bio-ETBE (Etil Ter Butil Etere prodotto dal bioetanolo) e il biogas; la loro produzione e le loro applicazioni sono già avviate, mentre i principali margini di miglioramento riguardano la riduzione dei costi di produzione, l’ottimizzazione del bilancio energetico, l’incremento dei rendimenti energetici dei motori e l’aumento delle percentuali di utilizzo in miscela con i combustibili fossili;
i biocarburanti di seconda generazione: il bioetanolo prodotto dalle materie prime ligno-cellulosiche, il bioidrogeno, il syngas, il bio-olio, il biometanolo, il biodimetiletere, il biobutanolo e il diesel sintetico; la loro produzione non è ancora avviata alla scala reale, ma si limita a impianti sperimentali.
I biocarburanti di seconda generazione sono accomunati dalla possibilità di essere prodotti a partire dalle biomasse ligno-cellulosiche a costo di reperimento nullo o basso. Sebbene le tecnologie produttive non siano ancora ottimizzate, sono considerati molto promettenti, poiché costituiscono uno strumento concreto per la riduzione del costo di produzione dei biocarburanti, che attualmente li penalizza rispetto ai concorrenti fossili. I biocarburanti prevalentemente destinati all’autotrazione sono il biodiesel, il bioetanolo e il bio-ETBE. Il biodiesel è costituito da una miscela di esteri metilici (o metilesteri), prodotti mediante la conversione chimica degli oli e dei grassi animali e/o vegetali. Alcune caratteristiche rendono questo biocarburante affine al gasolio e ne consentono la sostituzione nei motori a ciclo Diesel. La sostituzione del gasolio con il biodiesel si riflette in importanti benefici ambientali. In primo luogo le emissioni, rilasciate nel corso della combustione, presentano una qualità migliore di quella consentita dall’utilizzo del gasolio, soprattutto in termini di monossido di carbonio, particolato e idrocarburi incombusti. L’utilizzo del biodiesel, inoltre, considerando anche la fase di produzione, consente un risparmio netto nelle emissioni di anidride carbonica del 40-60%. Le materie prime impiegate per la produzione del biodiesel possono provenire dalle colture oleaginose dedicate o dalla raccolta differenziata degli oli esausti a servizio delle attività di ristorazione, delle industrie di trasformazione degli alimenti e delle utenze domestiche. In Italia le principali colture oleaginose sono il girasole e il colza. La soia riveste un’importanza inferiore, poiché i semi presentano un contenuto in olio piuttosto modesto. Nel mondo la coltura oleaginosa a più larga diffusione è la palma da olio; la sua coltivazione, tuttavia, solleva delle problematiche di sostenibilità ambientale e socio-economica. La filiera a partire dalle colture dedicate è articolata nell’estrazione degli oli dai semi oleosi, nella raffinazione e nella conversione chimica (detta transesterificazione) degli stessi a biodiesel. Nell’ipotesi di utilizzare gli oli e i grassi vegetali e/o animali esausti di origine alimentare, l’estrazione e la raffinazione sono sostituite dalla rigenerazione; successivamente le materie prime di diversa provenienza possono essere miscelate, per alimentare uno stesso impianto di produzione del biodiesel. Il bioetanolo, invece, è l’alcol etilico (o etanolo), prodotto dalla fermentazione degli zuccheri presenti nella biomassa, ed è caratterizzato da un elevato contenuto energetico (27 MJ/kg). In virtù di alcune caratteristiche, il bioetanolo ha un comportamento simile alla benzina e ne permette la sostituzione nell’alimentazione dei motori. Anche in questo caso, l’impatto ambientale dell’impiego del bioetanolo è più contenuto rispetto a quello esercitato dai combustibili fossili, in termini di emissione in atmosfera di composti inquinanti (particolato, monossido di carbonio, anidride solforosa) e di gas serra, soprattutto perché questo biocarburante è molto ossigenato. Il bioetanolo può essere prodotto a partire da molteplici biomasse vegetali, residuali e/o provenienti dalle colture dedicate. Le materie prime sono suddivise, a seconda del tipo di carboidrato che contengono, in saccarifere (zuccheri semplici), amidacee (amido) e ligno-cellulosiche (cellulosa ed emicellulosa). Le colture saccarifere tradizionalmente utilizzate sono la barbabietola in Europa e la canna in Brasile.  Tra le colture amidacee, la più diffusa, soprattutto negli Stati Uniti, è il mais. L’impiego delle biomasse ligno-cellulosiche è una prospettiva che si ritiene potrà essere concretizzata in 7-10 anni, sicché il bioetanolo con questa origine è considerato un biocarburante di seconda generazione.
La filiera produttiva del bioetanolo dipende dalla materia prima utilizzata. Nel caso si ricorra alle biomasse saccarifere, si procede con l’estrazione degli zuccheri dai tessuti vegetali preposti all’accumulo, la fermentazione dell’estratto zuccherino, la distillazione e la disidratazione del bioetanolo. Nell’ipotesi che si impieghino le materie prime amidacee, a monte della fermentazione la fase di estrazione è sostituita dalla macinazione della granella e dall’idrolisi dell’amido. La valorizzazione delle materie prime ligno-cellulosiche complica la filiera, poiché a monte della fermentazione si rendono necessari il pretrattamento della biomassa, per separare la lignina, e l’idrolisi della cellulosa e dell’emicellulosa. Il bio-ETBE è, invece, sintetizzato a partire dal bioetanolo e può essere utilizzato nella formulazione delle benzine per i motori in sostituzione del benzene. Il biogas è una miscela di gas, prodotta nel corso delle molteplici reazioni biochimiche del processo, definito digestione anaerobica Questo può essere prodotto da molteplici materie prime. Tradizionalmente deriva dalla digestione anaerobica dei liquami zootecnici e dallo stoccaggio dei rifiuti solidi urbani nelle discariche. In seguito all’accresciuta consapevolezza della valenza ambientale dello sfruttamento delle biomasse residuali, si è sviluppato il processo di codigestione, in cui i substrati di diversa provenienza (per esempio gli scarti agricoli, i liquami zootecnici, i reflui agroindustriali, le colture dedicate) sono miscelati per accrescere la stabilità e, quindi, l’efficienza del processo.