Petrolio: l’impennata dei costi rilancia il “biodiesel”:  dati motoristici, statistiche, produzione e prospettive in Italia del carburante alternativo

di Stefano Mortara

  L’aumento del costo del petrolio (35$ il barile nell’ultima settimana) ha rappresentato, al rientro dalle vacanze, uno degli argomenti più dibattuti sia sugli organi d’informazione sia nelle chiacchiere di tutti i giorni, in quanto questa situazione ha implicazioni notevoli sul costo della vita a causa dell’aumento di tutti i derivati diretti ed indiretti dell’oro nero: benzina, elettricità, gas, trasporti…..

Queste ed altre considerazioni economiche,  a volte in accordo anche con considerazioni ambientali, hanno fatto sì che negli ultimi anni si intensificasse in tutto il mondo la ricerca nei confronti di forme alternative d’energia.

Infatti, il principale responsabile della recente crescita nelle emissioni globali di carbonio - 6,2 miliardi di tonnellate nel 1996, ben circa quattro volte superiore rispetto al valore del 1950 - è il settore dei trasporti, che ha rappresentato, tra l’altro,  la fonte di inquinamento con il più rapido accrescimento negli ultimi vent'anni.

Ciò è dovuto in massima parte all'aumento del parco di autovetture, che è passato da 50 milioni di unità nel 1950 a 500 milioni di unità nel 1996.

Come conseguenza, se si vorrà diminuire l'emissione globale di carbonio dovuta al settore dei trasporti, si dovrà adottare una politica mista fatta di sistemi di tassazione sui combustibili da trasporto - un ritocco sia pur minimo delle tasse sulla benzina potrebbe portare entro il 2020 a una riduzione delle emissioni di carbonio del 12% - e di ricerca e uso di combustibili da trazione alternativi ai derivati dal petrolio.

In anni recenti, i ricercatori hanno dedicato larga parte delle loro attenzioni all’esplorazione dei biocombustibili – sorgenti di energia a base di piante – in particolare per l’utilizzo in motori diesel.

I biocombustibili sono rinnovabili, e i motori che funzionano con questi combustibili emettono meno fumo e monossido di carbonio di quelli che viaggiano a diesel, e non producono anidride solforosa (SO₂).

I biocombustibili possono essere prodotti da oli vegetali e grassi animali, mediante la conversione a esteri metilici od etilici. Gli esteri di oli vegetali e grassi sono usati perché hanno una minore viscosità e migliori proprietà combustibili rispetto agli oli ed ai grassi puri.

Gli oli vegetali, quali quelli di soia, di colza, di girasole, di palma, di noce di cocco e di ricino sono stati studiati e riportati quali potenziali materie prime per la produzione di biodiesel. Grassi animali, ad esempio sego, ed oli alimentari esausti sono stati considerati anch’essi per gli stessi propositi.

Sono state scoperte svariate tecnologie per la produzione di biodiesel da oli vegetali contenenti una quantità variabile di acidi grassi liberi. Molti studi dimostrano che i motori diesel standard possono funzionare con il biodiesel, sia puro sia miscelato con diesel petrolifero, e gli sviluppi in questo settore sono ben documentati in tutto il mondo.

Produzione di biodiesel

L’olio di colza è la principale materia prima utilizzata nella produzione di biodiesel, la seconda è l’olio di girasole, seguito dall’olio di semi di soia. Altre materie prime sono l’olio di palma, l’olio di semi di lino, il grasso animale e l’olio da cucina esausto.

Il biodiesel è prodotto commercialmente mediante transesterificazione di oli vegetali, o grassi, con alcool. Lo scambio di esteri – sostituzione dei componenti alcolici (gliceroli) con metanolo – avviene abbastanza facilmente a basse temperature (50-70°C), a pressione atmosferica, in eccesso di metanolo e in presenza di catalizzatori alcalini, ad esempio idrossido di sodio (NaOH).

Comunque, queste condizioni blande richiedono un olio che sia stato neutralizzato mediante raffinazione alcalina o distillazione in corrente di vapore. E’ anche possibile convertire l’olio di palma vergine con varie quantità di acidi grassi liberi in un processo continuo, combinando i processi di esterificazione e transesterificazione.

Caratteristiche del combustibile

Le proprietà del biodiesel sono comparabili a quelle del diesel petrolifero. Il peso specifico di tutti i biodiesel è leggermente superiore a quello dei diesel, la fluidità dipende dalla composizione degli acidi grassi o dalla insaturazione degli oli vegetali.

Le caratteristiche combustibili dei carburanti diesel sono espresse in termini di numero di cetano, una misura del ritardo di accensione – il tempo compreso tra l’iniezione del combustibile nella camera di combustione e la sua accensione.

Tutti i biodiesel presentano un numero di cetano più elevato ed un più alto punto di infiammabilità (flash point). L’elevato numero di cetano significa un più basso ritardo nell’accensione, che è desiderabile per motori a basso numero di giri. L’elevato flash point rappresenta una maggior sicurezza nello stoccaggio e nel trasporto.

L’efficienza termica del biodiesel dipende dalla struttura delle molecole alchiliche e gliceroliche. Per esempio, l’introduzione di un doppio legame comporta un aumento nell’efficienza.

La scelta dell’olio vegetale da utilizzare dipende dal costo di produzione e dalla disponibilità. L’olio di palma è il migliore dal punto di vista della resa nella coltivazione, ma gli esteri degli oli vegetali liquidi hanno punti di fusione inferiori e quindi sono più vantaggiosi per l’uso del biodiesel in climi rigidi.

Test motoristici

L’utilizzo di biodiesel come sostituente del diesel è stato riportato estensivamente e molti ricercatori hanno effettuato test di durata al banco con biodiesel di vari oli vegetali.

In generale, il biodiesel produce emissioni con una minor opacità dei fumi, idrocarburi incombusti e monossido di carbonio che il diesel. In più, non si è rivelata l’emissione di anidride solforosa, ad eccezione che nel combustibile prodotto da olio di palma, che è di qualità inferiore rispetto agli altri oli (tranne forse dell’olio di colza poco raffinato) e contiene un trascurabile quantità di zolfo.

Sono stati ottenuti risultati contrastanti per quanto riguarda gli ossidi di azoto (NOx) nelle emissioni, ma la maggior parte dei test hanno evidenziato un incremento nell’emissione di questi ossidi nel biodiesel.

Tutte le prove dimostrano una riduzione nella potenza del motore ed un aumento nei consumi, ma questa discrepanza è considerata trascurabile considerando che il contenuto energetico del biodiesel è solo circa il 10% inferiore rispetto a quello del diesel.

La maggior parte delle differenze riportate, specialmente nel processo di combustione, sono state attribuite principalmente a differenze nel ritardo dell’accensione tra le due benzine.

Sono stati osservati problemi di compatibilità del biodiesel con alcuni materiali: vernici, alcune plastiche di basso valore e materiali di gomma vanno incontro a degradazione attraverso indurimento e/o deterioramento. Queste osservazioni suggeriscono che i componenti che vanno a contatto con il biodiesel debbano essere costruiti in altri e più appropriati materiali. 

Prove su strada

Esistono un numero limitato di pubblicazioni su test effettuati sul biodiesel. In Francia, il biodiesel ottenuto da olio di colza e miscele di biodiesel/diesel viene utilizzato sperimentalmente in bus e camion in trenta città. 

In Italia, si riporta l’utilizzo in 19 città (tra le quali Ravenna, Milano, Cremona, Genova e Roma) di 72 bus funzionanti a biodiesel. Il test è cominciato nel 1991 e fino ad ora ha portato a percorrere 520000 Km.

I risultati finora raccolti indicano che la potenza espressa e i costi sono comparabili con quelli del diesel. Si osserva una marcata riduzione nelle emissioni di fumi, idrocarburi incombusti e particolato, ed una leggera diluizione dell’olio lubrificante del motore.

In Germania, in seguito ai favorevoli risultati ottenuti sia con motori mono che multicilibndri, la Mercedes-Benz ha condotto una serie di test sul campo sul biodiesel da olio di colza in camion, bus e taxi dal gennaio 1991 a ottobre 1992.

I consumi di combustibili e oli lubrificanti sono comparabili con quelli del diesel e i guidatori intervistati si sono dichiarati soddisfatti delle prestazioni dei veicoli. Negli Stati Uniti miscele di biodiesel da olio di semi di soia e diesel in rapporto 20:80 o 30:70 sono stati utilizzati per far funzionare 1200 veicoli in 400 città, per un chilometraggio totale di cinque milioni di chilometri tra il 1992 e il 1993.

Le osservazioni sono state simili a quelle ottenute nei test europei. Si è infatti osservato che il biodiesel non presenta problemi tecnici e offre vantaggi ambientali, particolarmente nelle aree urbane, quali la riduzione dell’anidride solforosa. I risultati delle prove su strada hanno confermato che il biodiesel ed il gasolio si comportano nella stessa maniera, e che l’uso del primo non comporta la necessità di modificazioni nella struttura dei motori.

Quale futuro per il biodiesel?

Tutti gli studi effettuati, da quello al banco di prova ai test su strada, hanno dimostrato che non esiste una significativa differenza in prestazioni motoristiche e consumo di carburante sostituendo il biodiesel al gasolio.

Oltretutto, le emissioni sono più pulite; negli ultimo 15 anni, 28 nazioni si sono cimentate nel progetto biodiesel e la produzione di questo combustibile vegetale è passata dagli impianti pilota alla produzione su larga scala. Ad oggi esistono in totale 85 siti produttivi per il biodiesel, dislocati tra l’altro in Austria (10000t/a), a Livorno (80000t/a) ed in Francia (120000t/a).

Il biodiesel può essere utilizzato in motori che siano stati costruiti prevedendo l’utilizzo di elastomeri ad esso resistenti. Un numero crescente di costruttori hanno previsto la possibilità dell’uso di biodiesel nei loro motori, incluse Mercedes-Benz, Volkswagen, Massey Ferguson e John Deere.

Il biodiesel è correntemente in commercio in Francia, Germania, Italia, Austria, Svizzera, Repubblica Ceca, Slovenia e Stati Uniti. In Austria e Germania viene utilizzato biodiesel puro, in Francia e USA miscele rispettivamente al 5 e 29%.

A pesare negativamente sulla diffusione di questo carburante ''verde'' in Italia sono i limitati incentivi fiscali, finora limitati a 125 mila tonnellate l’anno. Il biodiesel comunque potrebbe essere rilanciato a breve. Il piano di riconversione dei carburanti, che è al vaglio del Governo, prevede infatti l'utilizzo, entro il 2002, 320.000 tonnellate di biodiesel, che raggiungeranno nel 2006 le 640.000 tonnellate.

E’ stato infine riconosciuto che il biodiesel è:

• una fonte di energia rinnovabile che potrebbe diventare la più importante tra i progetti non-food, a causa delle costose eccedenze agricole dell'Europa e del surplus di olio di soia negli Stati Uniti

• ecologico, poiché contribuisce alla riduzione dei gas serra di almeno 3,2 kg di CO₂ equivalente per 1 kg di biodiesel 

• un composto con una bassissima tossicità, dato che ha una biodegradabilità di oltre il 90% in tre settimane.

Un altro vantaggio del biodiesel è che esso porterebbe alla creazione di nuovi posti di lavoro attraverso la produzione locale di bioenergia sotto forma di combustibile liquido. Sotto questo aspetto, il Programma Etanolo Brasiliano è stato un successo, anche se non è ancora economicamente conveniente. Questo programma ha altresì consentito di abbassare del 20% le emissioni di carbonio in Brasile negli ultimi vent'anni.

Il Biodiesel ha, in conclusione, da giocare un ruolo strategico nel prossimo futuro, soprattutto se, come già detto, il costo del petrolio continuerà a salire così impetuosamente come negli ultimi tempi.