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A un bivio, i biocarburanti cercano una nuova strada da seguire
Tentando di tracciare un percorso per l'assediata industria dei biocarburanti, un gruppo di ricercatori del Lawrence Berkeley National Laboratory e dell'Università della California, Berkeley, hanno ideato quello che descrivono come un nuovo metodo per la produzione di carburante rinnovabile per jet . Utilizzando la canna da zucchero e gli scarti della canna da zucchero chiamati bagasse, il nuovo processo (descritto in un articolo nell'ultimo numero del Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze ) potrebbe consentire alle raffinerie ecologiche di commercializzare una gamma di prodotti, compresi i carburanti biologici per l'aviazione e gli oli base lubrificanti per autoveicoli.
I produttori di biofoel hanno bisogno di nuove tecnologie per convertire la canna da zucchero in prodotti commercialmente validi.
La ricerca appare in un momento in cui i biocarburanti hanno raggiunto un bivio. La riduzione dei finanziamenti governativi, il disincanto degli investitori, i bassi prezzi del petrolio e le preoccupazioni per la perdita di terreni agricoli per coltivare mais e canna da zucchero per la biomassa si sono combinati per portare il settore vicino a una battuta d'arresto. Sebbene la produzione di combustibili rinnovabili negli Stati Uniti sia raddoppiata tra il 2007 e il 2013, l'uso dei biocarburanti come percentuale del carburante complessivo per i trasporti non è cambiato. E mentre la maggior parte delle principali compagnie aeree ha programmi di biocarburanti in una certa fase, l'aviazione, che ha bisogno di carburante altamente denso di energia e privo di ossigeno, si è rivelata un campo particolarmente difficile in cui penetrare.
Di conseguenza, il futuro dello standard sui combustibili rinnovabili, pubblicato nel 2005 e ampliato ai sensi dell'Energy Independence and Security Act (EISA) del 2007, è stato messo in discussione.
Gli attuali biocarburanti di prima generazione utilizzano principalmente colture alimentari come materia prima e sono costosi o presentano modesti miglioramenti [gas serra] rispetto ai combustibili petroliferi, ha concluso un rapporto pubblicato ad aprile dal Columbia Center on Global Energy Policy, scritto da James Stock, professore di economia politica alla Kennedy School di Harvard ed ex membro del President's Council of Economic Advisers. Lo sviluppo e la commercializzazione di biocarburanti di seconda generazione a basse emissioni di gas serra, fondamentali per il successo finale del programma, non sono riusciti a raggiungere gli obiettivi molto ambiziosi stabiliti nell'EISA.
Per raggiungere questi obiettivi e ringiovanire l'industria dei biocarburanti, i ricercatori stanno riesaminando la scienza della derivazione del carburante dalla biomassa, cercando tecniche più efficienti che utilizzino colture non alimentari, coltivate su terreni marginali e sottoprodotti di scarto come la bagassa. Una delle principali barriere è il pretrattamento: abbattere le pareti cellulari per rilasciare zucchero, che può quindi essere fermentato e convertito in carburante.
Lo studio di Berkeley, condotto nell'ambito di un partenariato di ricerca pubblico-privato chiamato the Istituto di Bioscienze Energetiche (EBI), si concentra sui chetoni, composti organici derivati dalla biomassa che possono essere potenziati e trattati per produrre composti ad alta densità energetica adatti alla produzione di carburanti per jet o oli base per lubrificanti per autoveicoli. Alexis Bell, uno degli autori principali dell'articolo, lo descrive come il primo processo per creare biocarburanti in grado di alimentare i motori a reazione esistenti senza modifiche. Progettato per la produzione di canna da zucchero in Brasile, il processo può essere adattato per utilizzare colture coltivate su terreni marginali (riservando così terreni più produttivi per colture alimentari) e per utilizzare bagassa. Con piccole modifiche, può anche essere adattato per produrre diesel rinnovabile, se le normative future forniranno supporto per lo stesso, afferma Amit Gokhale, un altro degli autori principali.
Le bioraffinerie di canna da zucchero oggi producono etanolo, zucchero ed elettricità, osserva Gokhale. L'ampliamento della lista dei prodotti per includere i carburanti per l'aviazione, gli oli base lubrificanti e il biodiesel potrebbe consentire agli operatori di gestire meglio i propri rischi di mercato/prezzo.
Questo è un obiettivo lodevole, ma l'implementazione di nuove tecniche su scala commerciale rimane una sfida significativa, come riconoscono i ricercatori di Berkeley. È probabile che i prezzi dei biocarburanti rimarranno superiori a quelli dei combustibili fossili nel prossimo futuro, afferma Bell. Abbassare quei prezzi richiederà di salire più in alto nella catena di produzione e trovare nuovi microbi più potenti in grado di snellire il processo di conversione della biomassa in combustibile. Michelle O'Malley, che dirige un gruppo di ricerca sulle biotecnologie presso l'Università della California, Santa Barbara , sta lavorando per combinare i microbi raccolti in natura, principalmente nelle viscere degli animali, in comunità progettate in grado di convertire la biomassa direttamente in combustibile, scavalcando la fase di pretrattamento per risparmiare tempo e costi.
Stiamo cercando di costruire partnership sintetiche per fare cose che nessuno dei singoli microbi potrebbe fare da solo, dice O'Malley. L'idea è di consolidare l'intero processo, dalla biomassa grezza ai prodotti a valore aggiunto. Questo è davvero ciò che finora ha proibito la produzione economica di biocarburanti.
Il risultato, dice, sarebbe uno scenario rivoluzionario.
È probabile che ci vorranno anni per cambiare il gioco dei biocarburanti, poiché gli etanoli di prima generazione lasciano il posto a biocarburanti avanzati prodotti da processi più efficienti che utilizzano agenti e catalizzatori microbici più potenti. Si tratta davvero di avere la pazienza e la perseveranza per difendere un nuovo settore, afferma Jonathan Male, che dirige il Ufficio per le tecnologie di bioenergia del Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti . Quando inizi a crescere, i livelli di complessità aumentano notevolmente, così come i rischi.