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Bioenergia e tutti i possibili scenari futuri

La “bioenergia” identifica il complesso energetico che si costituisce all’interno degli esseri viventi e da questi utilizzato per il compimento di tutte le attività, dalle più basilari, quali quelle legate al movimento corporeo, alle più articolate e complesse, come l’elaborazione del pensiero umano.

Negli esseri vegetali, quali piante e fiori, la produzione e consumazione ciclica della bioenergia avviene attraverso il c.d. “ciclo di Calvin-Benson”, più comunemente noto come fotosintesi clorofilliana, processo metabolico di sintesi del glucosio attivato grazie all’assorbimento delle radiazioni luminose (id est solari).

Per tutti gli altri esseri viventi la produzione e lo sfruttamento della bioenergia risulta  inscindibilmente legato al c.d. “ciclo di Krebs”, anch’esso individuato come ciclo metabolico e ricondotto al processo di respirazione cellulare tramite ossigeno.

Il ciclo di Krebs è scientificamente considerato il sistema di congiunzione con i sistemi metabolici necessari per la produzione di energia chimica.

 

L’evoluzione dello sfruttamento della bioenergia

Lo sfruttamento estrinseco della bioenergia non è certamente un fenomeno di recente apparizione, dovendosi riportare i primi utilizzi di tale risorsa addirittura ai tempi preistorici.

Proprio a tale periodo storico risale il primo sfruttamento energetico della storia che è consistito nell’uso del fuoco per la cottura dei cibi, l’illuminazione ed il riscaldamento.

L’evoluzione umana ed il passare del tempo consentì l’ulteriore sviluppo delle tecniche di utilizzazione della bioenergia, introducendo e consolidando il sistema di combustione del legname per il riscaldamento dell’acqua e, dunque, la produzione di vapore acqueo, fondamentale nel periodo di poco antecedente e concomitante con la Rivoluzione Industriale per l’evoluzione dei macchinari e dei processi di produzione industriale.

Nell’era moderna l’utilizzo umano delle risorse biologiche per la produzione di energia si è oltremodo intensificato, andando a sostituire, quasi totalmente e globalmente, il legname con altre tipologie di risorse biologiche rappresentate da due differenti residui fossili:

  • il carbone, ossia una roccia sedimentaria la cui formazione risale ad oltre trecento milioni di anni fa;
  • il petrolio, costituito da una miscela di idrocarburi presente nella crosta terrestre.

Tuttavia, l’estrazione del carbone e del petrolio è estremamente dispendiosa sia in termini di impatto ambientale – si pensi ai disastri provocati dal naufragio delle imbarcazioni trasportanti petrolio –  sia in termini di salute dei lavoratori coinvolti nell’attività di estrazione, infatti ancora oggi sono frequenti gli eventi tragici coinvolgenti i lavoratori minerari.

I rilevanti problemi suesposti legati allo sfruttamento delle risorse fossili del carbone e del petrolio, unitamente alla scarsità di tali beni che, di fatto, rendono il sistema di loro sfruttamento un sistema esclusivamente transitorio, hanno indotto le popolazioni mondiali ad orientarsi verso altri tipi di risorse.

 

Verso una bioenergia “rinnovabile”

Il quadro fin qui delineato ha indotto l’umanità a ritornare, in modo tecnologicamente più evoluto ed avanzato, di fatto, alle origini, recuperando modi e sistemi di sfruttamento delle risorse biologiche.

Una di queste ultime è oggi rappresentata dalla biomassa, complesso di organismi viventi, animali ovvero vegetali, da cui è possibile ottenere energia attraverso processi di varia natura.

Tuttavia, la necessità di orientarsi verso una produzione sostenibile dell’energia rende indispensabile escludere dal concetto di biomassa tutte le biomasse fossilizzate e i relativi derivati, i cui tempi di ricostruzione dopo l’utilizzo (milioni di anni) costituiscono elementi fuori da logiche di programmazione.

A tal proposito si parla di bioenergia rinnovabile perché derivante da fonti naturali che per caratteristiche proprie o per effetto della coltivazione dell’uomo si rinnovano nel tempo e possono essere considerate inesauribili.

Al momento attuale le tecniche per la produzione di bioenergia sono tre:

  • la combustione diretta delle biomasse, con conseguente produzione di calore utilizzabile per il riscaldamento domestico, civile e industriale o per la generazione di vapore;
  • la produzione di biogas mediante digestione anaerobica di reflui zootecnici, civili e agroindustriali, colture dedicate e frazione organica dei rifiuti urbani;
  • la trasformazione in combustibili liquidi utilizzati per la produzione di energia elettrica (bioliquidi) o nel settore dei trasporti (biocarburanti) di particolari categorie di biomasse coltivate come alcune oleaginose, cereali, e colture zuccherine.

Rispetto alle altre fonti energetiche rinnovabili, le biomasse presentano alcuni vantaggi:

  • la possibilità di generare energia con continuità, ovviando all’intermittenza dell’eolico e del solare;
  • la sua versatilità consente di coprire esigenze di energia in tutte le forme richieste, ossia l’elettricità; il calore per il riscaldamento e rinfrescamento; i biocarburanti;
  • non produce aumenti significativi di carbonio atmosferico: la CO2 prodotta dalla combustione delle biomasse è, infatti, controbilanciata da quella assorbita dalle piante durante la loro crescita.

A fronte di un potenziale pressoché illimitato, lo sfruttamento delle biomasse incontra un importante limite nelle difficoltà negli approvvigionamenti di materie prime.

Si segnala, infatti, l’assenza di procedure che mirino a conservare le materie prime necessarie alla produzione energetica e di cantieri di raccolta, trasporto e stoccaggio delle biomasse.

 

I possibili scenari futuri

Negli ultimi anni notevoli sono state le proposte di suo nuovo e biologico utilizzo, che potrebbe aprire, anticipandoli, scenari futuri.

Si pensi, a titolo meramente esemplificativo, alla invenzione giapponese della “pila a combustibile”, un dispositivo di natura elettrochimica, in grado di produrre energia elettrica tramite la sintetizzazione e sfruttamento di ossigeno ed idrogeno, di fatto senza produrre alcuna combustione termica.

Un altro importante scenario futuro potrebbe essere quello dell’utilizzazione degli arbusti e delle piante per la produzione di energia, e così tornando propriamente alle origini preistoriche del nostro processo evolutivo.

Negli ultimi anni, ad esempio, la ricerca si è concentrata sullo sfruttamento di un olio particolare, prodotto dai semi di un arbusto messicano individuato con il nome “Noce delle Barbados” (Jatropha curcas), come biocarburante.

Purtuttavia, deve segnalarsi come tale arbusto non limita la propria utilità all’olio summenzionato, potendo, i residui della lavorazione utilizzata per la produzione del biocarburante, essere impiegati come fonti di biogas ovvero fertilizzanti e, le altre residuali parti della pianta, per impieghi medici ovvero igienici, collocando la Jatropha curcas di diritto tra quelle piante e arbusti oramai definite come “oro verde”.

Simile discorso può essere fatto per il bambù, le cui componenti sono utilizzabili per produrre biocarburante e biogas e il cui fusto, nonostante l’eventuale taglio effettuato per l’estrazione delle risorse, continua a crescere, senza la necessità di un intervento di rimboschimento.

Recentissimo infine risulta essere lo studio spagnolo concernente lo sviluppo di una nuova tecnica di purificazione del gas, nota come “bioupgrading”.

Per purificazione del biogas ci si riferisce sostanzialmente ad un intervento migliorativo della componente gas, finalizzato alla eliminazione tanto di impurità, come le semplici polveri, quanto di altri elementi dannosi, quali anidride carbonica ed ammoniaca, purificando per l’appunto il gas prodotto.

Gli studi scientifici concernenti nuove tecniche di purificazione del gas si sono sviluppati esponenzialmente negli ultimi anni (più del 90% degli studi è stato pubblicato dal 2012 ad oggi), consolidando la tendenza di intervenire sulla gestione e sviluppo della energia proveniente dalle componenti biologiche, al fine di creare definitivamente un sistema che consenta la produzione energetica, senza compromettere in modo drammatico ed irreversibile il bene ambientale circostante e le ripercussioni sulla vita e salute umana, cercando di recuperare (o addirittura, per certi versi, di creare, per la prima volta nella storia della umanità) un equilibrio con il sistema biologico-ambientale, fondato sul reciproco rispetto e tutela.

 

Riferimenti normativi

Per completezza rispetto a quanto sin qui esposto, si ritiene opportuno accennare alla normativa di riferimento in tema di bioenergia:

  • Lgs. n. 152/2006 – c.d. “codice dell’ambiente”- che contiene le disposizioni generali sul tema della biomassa, le disposizioni per la valutazione ambientale strategica, la valutazione di impatto ambientale, l’autorizzazione integrata ambientale;
  • M. n. 186/2006 che definisce le biomasse qualificabili come rifiuti non pericolosi;
  • Piano di settore per le bioenergie”, approvato dalla Conferenza Stato regioni” in data 5.8.2014, nel quale si prevede che la produzione di biomasse a destinazione energetica debba prioritariamente guardare alla valorizzazione degli scarti e residui colturali, zootecnici e della lavorazione dei prodotti agroalimentari;
  • L.gs. n. 28 del 3.3.2011 che, in attuazione della direttiva 2009/28/CE, reca norme in materia di strumenti, meccanismi e incentivi;
  • n. 9 del 21.2.2014 che rimodula gli incentivi previsti per la produzione di energia da fonti rinnovabili diverse dal fotovoltaico;
  • Decreto interministeriale (MISE- MATTeM) avente ad oggetto nuovi incentivi per le imprese che investono in fonti rinnovabili non fotovoltaiche.

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