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Combustibili a base di alghe pronti a fiorire
I prezzi del petrolio relativamente alti, i progressi tecnologici e la maggiore enfasi dell'amministrazione Bush sui combustibili rinnovabili stanno attirando un nuovo interesse per una fonte potenzialmente ricca di biocarburanti: le alghe. Un certo numero di startup stanno ora dimostrando nuove tecnologie e lanciando grandi sforzi di ricerca volti a sostituire centinaia di milioni di galloni di combustibili fossili entro il 2010 e molto altro in futuro.
Le microalghe coltivate nei deserti del sud-ovest come quelle raffigurate qui potrebbero rivelarsi un'ottima fonte di carburante rinnovabile.
Le alghe producono l'olio in modo naturale. Le alghe grezze possono essere lavorate per produrre biogreggio, l'equivalente rinnovabile del petrolio, e raffinate per produrre benzina, diesel, carburante per aerei e materie prime chimiche per plastica e farmaci. In effetti, può essere lavorato nelle raffinerie di petrolio esistenti per produrre praticamente tutto ciò che può essere prodotto dal petrolio greggio. Questo è l'approccio adottato dalle startup Solix Biofuels, con sede a Fort Collins, CO, e LiveFuels, con sede a Menlo Park, CA.
In alternativa, i ceppi di alghe che producono più carboidrati e meno olio possono essere lavorati e fatti fermentare per produrre etanolo, con le proteine rimanenti utilizzate per l'alimentazione animale. Questo è uno dei potenziali usi delle alghe prodotte dalla startup GreenFuel Technologies Corporation, con sede a Cambridge, MA.
Il potenziale teorico è chiaro. Le alghe possono essere coltivate in stagni aperti o sigillati in tubi trasparenti e possono produrre molto più olio per acro rispetto ai semi di soia, una fonte di olio per il biodiesel. Le alghe possono anche ripulire i rifiuti elaborando l'azoto dalle acque reflue e l'anidride carbonica dalle centrali elettriche. Inoltre, può essere coltivato su terreni marginali inutili per le colture ordinarie, e può utilizzare l'acqua delle falde acquifere salate che non è utile per bere o per l'agricoltura. Le alghe hanno il potenziale per produrre un'enorme quantità di petrolio, afferma Kathe Andrews-Cramer, ricercatrice tecnica leader per i biocarburanti e i programmi di bioenergia presso i Sandia National Laboratories, ad Albuquerque, nel Nuovo Messico. Potremmo sicuramente sostituire tutto il nostro carburante diesel con oli derivati da alghe, e forse sostituirne molto di più.
A dire il vero, l'uso delle alghe per i combustibili liquidi è stato ampiamente studiato in passato, anche attraverso un programma presso il National Renewable Energy Laboratory (NREL) che è durato quasi un decennio. All'epoca i risultati non furono incoraggianti. Il programma NREL è stato interrotto nel 1996, soprattutto perché all'epoca i prezzi del petrolio greggio erano troppo bassi perché le alghe potessero competere.
Ma Eric Jarvis, uno scienziato dell'NREL, afferma che è cambiato abbastanza da far sì che i ricercatori dell'NREL si aspettino di riavviare il programma entro i prossimi sei mesi o un anno. Quando il programma è stato annullato nel 1996, i prezzi del petrolio erano relativamente bassi. I prezzi del petrolio più elevati di oggi renderanno più facile la competizione per le alghe. Tuttavia, Jarvis avverte che devi stare attento perché c'è molto clamore là fuori in questo momento.
I progressi delle biotecnologie nell'ultimo decennio potrebbero aiutare. Le nuove tecnologie genomiche e proteomiche rendono molto più facile la comprensione dei meccanismi coinvolti nella produzione di olio di alghe. Una delle sfide che i ricercatori hanno dovuto affrontare è che mentre alcuni tipi di alghe possono produrre grandi quantità di olio, fino al 60% del loro peso, lo fanno solo quando sono affamate di sostanze nutritive. Ma quando sono affamati di sostanze nutritive, perdono un'altra delle loro caratteristiche interessanti: la loro capacità di crescere e riprodursi rapidamente. I ricercatori sperano di capire gli interruttori molecolari che causano un aumento della produzione di petrolio, con l'ulteriore speranza di attivarlo senza far morire di fame le alghe. Ciò potrebbe aumentare drasticamente la produzione di petrolio e abbassare i prezzi.
Una migliore comprensione della biologia può aiutare i ricercatori ad affrontare un altro problema. Il modo più economico per coltivare le alghe è negli stagni aperti. Ma gli stagni aperti pieni di sostanze nutritive invitano altre specie a prendere il sopravvento, competendo con le alghe e riducendo la produzione. LiveFuels, che sta finanziando e coordinando la ricerca nel proprio laboratorio e in quelli di Sandia e NREL, spera di creare ecosistemi algali che resistono a tali invasori garantendo che tutti i nutrienti vengano convertiti in forme che le alghe possono facilmente utilizzare, afferma David Kingsbury , presidente del comitato consultivo scientifico della società.
Recenti test di un sistema a base di alghe sviluppato da GreenFuel, che, a differenza di LiveFuels, sta sviluppando bioreattori chiusi, hanno dimostrato che potrebbe catturare circa l'80% dell'anidride carbonica emessa da una centrale elettrica durante il giorno in cui è disponibile la luce solare. Sebbene questa anidride carbonica verrà rilasciata successivamente quando il carburante viene bruciato nei veicoli, l'anidride carbonica sarebbe comunque entrata nell'atmosfera. Il suo riutilizzo nei combustibili liquidi rinnovabili permette di prevenire il rilascio di anidride carbonica dai combustibili fossili, diminuendo così le emissioni totali.
Il crescente interesse per la regolamentazione delle emissioni di anidride carbonica potrebbe anche essere un vantaggio per i combustibili algali. Se esiste una tassa sul carbonio, o un altro modo per fare soldi catturando l'anidride carbonica, ciò potrebbe sicuramente avere un impatto sull'economia, dice Jarvis. Ma John Lewnard di GreenFuel, vicepresidente dello sviluppo dei processi, afferma che l'azienda pensa di poter raggiungere prezzi competitivi senza tasse sul carbonio.
Ma per ora, abbassare i costi significherà superare molti ostacoli tecnici. Chiaramente, [produrre carburante dalle alghe] può essere fatto, afferma Lissa Morgenthaler Jones, CEO di LiveFuels. L'unica domanda è se possiamo farlo a buon mercato. E l'unico modo in cui lo scopriremo è se lo facciamo, se usciamo davvero, lo facciamo funzionare, spendiamo alcuni milioni su di esso e lo facciamo accadere.
C'è molto interesse federale in questi giorni. Nel suo discorso sullo stato dell'Unione, il presidente Bush ha fissato l'ambizioso obiettivo di sostituire il 20% del consumo di benzina negli Stati Uniti entro il 2017, in gran parte producendo 35 miliardi di galloni di combustibili rinnovabili. Raggiungere questi obiettivi sarà una sfida. In questo momento, i biocarburanti provengono da colture alimentari come soia e mais; già la domanda di mais per produrre etanolo sta facendo salire i prezzi degli alimenti di base e alimentando le proteste in Messico. Un'alternativa alle fonti di cibo sono i materiali cellulosici come trucioli di legno, erba e stocchi di mais, che sono più abbondanti dei chicchi di mais. Ma questi richiedono metodi di lavorazione speciali e, sebbene alcune di queste tecniche siano state dimostrate in piccoli impianti, devono ancora essere dimostrate commercialmente.