Biocombustibili tra tecnologie esistenti e tecnologie emergenti

Scenari e sviluppi delle energie rinnovabili nel nuovo Rapporto Energia Ambiente dell'ENEA

di Valeria Aiello

"Le questioni dell'energia e dell'ambiente e quelle del cambiamento climatico hanno acquisito nuovi caratteri e ulteriore rilievo nel quadro dell'attuale crisi economica".

Con questa considerazione si apre il nuovo Rapporto Energia Ambiente pubblicato dalla Presidenza dell'ENEA che prende in esame la questione energetica, il ruolo delle tecnologie, la l'ecosostenibilità dello sviluppo, l' impatto economico e i futuri scenari nel panorama nazionale e internazionale.

L'impatto della crisi economica sul sistema energetico e sulla questione ambientale e climatica &egarve oggetto di un acceso . L'obiettivo è valutare se al termine della crisi economica la domanda di energia e le emissioni riprenderanno a crescere secondo le proiezioni antecedenti alla crisi o se la crisi stessa sarà in grado di cambiare le dinamiche di medio-lungo periodo.

La crisi economica produce naturalmente una riduzione della domanda di energia e una conseguente riduzione dei prezzi e degli investimenti.
Ma se da un lato ciò riduce i consumi di fonti fossili e le conseguenti emissioni, dall'altro rende le fonti fossili pià concorrenziali con le tecnologie per l'efficienza energetica e con le fonti rinnovabili e il nucleare, che sono tendenzialmente più costose. Ciò minerebbe quindi quel processo di cambiamento del sistema energetico proiettato alla riduzione delle emissioni e che era precedentemente favorito dall'alto prezzo dei fossili.

Infatti, la fase di forte rallentamento generale, porta le fonti energetiche tradizionali, come il carbone, a confermarsi la risorsa prevalente e in maggiore crescita, in particolare in Cina e India dove viene largamente impiegata nella generazione elettrica.
Nei paesi dell'OCSE, invece, si registra un ruolo ancora prevalente del petrolio, ormai destinato alla quasi totalità ai trasporti, anche se tra le fonti in maggior crescita nel periodo 1995-2008 il gas naturale risulta essere sempre pià utilizzato per l' elettrogenerazione.

La crisi potrebbe quindi ritardare tutti quegli investimenti in tecnologie low-carbon non solo a causa di una minore domanda, ma anche in conseguenza della minore necessità di riduzione delle emissioni nel breve-medio periodo.
Ciò determinerebbe il rischio di una chiusura del sistema energetico verso lo sviluppo di tecnologie ecosostenibili, che porterebbe nel medio-lungo periodo ad emissioni ben più alte di quelle previste negli scenari pre-crisi, soprattutto se al termine della fase recessiva, i consumi energetici riprenderanno a ritmi sostenuti cancellando tutti i benefici del breve termine.

Affinchà si possano determinare cambiamenti verso un sistema energetico più sostenibile, sono necessari decisivi interventi tali da indurre comunque un' accelerazione nella sostituzione dei fossili.

Se gli interventi di politica energetica e ambientale mancheranno, l'inevitabile crescita della domanda di energia e di carbone, che interesserà nei prossimi decenni le economie emergenti, quali Cina e India, sarà la principale fonte di incremento delle emissioni di gas serra.

Negli scenari globali, si legge nel Rapporto, il potenziale contributo delle energie rinnovabili è valutato intorno al 20% degli obiettivi di mitigazione, di cui il 4,4% &grave proveninte dall' eolico, il 5,2% dal solare, il 3,1% dalle biomasse, il 4,6% da biocombustibili di seconda generazione, il 2,1% da idroelettrico e geotermico.

Se da un lato il potenziale dell' eolico, quale tecnologia matura, competitiva, &egarve ormai sufficientemente noto, i biocombustibili rappresentano un'area di grande potenzialità, ma anche di significativa incertezza.

Le proiezioni indicano che nel lungo termine il 26% della domanda globale di combustibili da trasporto potrebbe essere soddisfatta da biocombustibili utilizzando il 4% delle terre arabili. Negli ultimi due anni, la grande enfasi sui biocombustibili di prima generazione (tipicamente bioetanolo da colture zuccherino-amidacee e biodiesel da piante oleaginose) si è esaurita con un crollo degli investimenti a livello mondiale determinato in parte dal forte rialzo dei prezzi agricoli e in parte dai problemi legati all'uso dei terreni agricoli e alla competizione che queste colture hanno con la produzione alimentare. Anche autorevoli organizzazioni internazionali come la FAO hanno espresso forti perplessità circa la sostenibilità di produzioni di biofuels anche sul piano della effettiva riduzione delle emissioni.

L'attenzione si è quindi rapidamente spostata sui biocombustibili di seconda generazione: bioetanolo da processi di idrolisi e fermentazione di materiali ligneo-cellulosici (residui agro-industriali e forestali, coltivazioni dedicate non-food, rifiuti urbani) o biodiesel da processi Fischer-Tropsch (biomass to liquid, BTL) e sui biocombustibili di terza generazione da colture microalgali per la produzione sia di bioetanolo che di biodiesel.

Si tratta di una vera e propria rivoluzione tecnologica, il così detto technology breakthrough: la potenzialità della tecnologia di produzione di biocombustibili dalle microalghe rappresenta una soluzione non in competizione con la produzione agricola alimentare.

Mentre la ricerca svolge il compito di selezionare le specie più produttive e ingegnerizzare le colture, la tecnologia si presta a sperimentazioni industriali e progetti dimostrativi in molti Paesi anche non particolarmente avanzati sul piano tecnologico.

Bt plants

I bioreattori più avanzati già attualmente offrono produttività (100-200 t/ha), valori significativamente superiori alle colture tradizionali di biomassa per biocombustibili e con una maggiore flessibilità nella produzione.
I lipidi e gli zuccheri contenuti nella biomassa algale possono essere impiegati sia nella produzione di etanolo che di biodiesel, oltre che in quella di sottoprodotti, dando luogo al concetto di bioraffinerie, a costi di produzione dell'ordine di 90-100 dollari a barile.
Considerando che nei decenni passati, in assenza delle attuali conoscenze genetiche e biologiche, è stato possibile accrescere la produttività di alcune colture agricole tradizionali anche di 10 volte, non sembra particolarmente audace ipotizzare sviluppi in grado di abbassare sensibilmente la soglia di competitività economica.

Nonostante ciò, il maggiore potenziale di espansione della produzione energetica mondiale attualmente risiede nelle tecnologie solari.
Il solare termico a concentrazione (CSP) è stato oggetto di una riscoperta nel decennio in corso ed è considerato oggi più competitivo del fotovoltaico. Gli impianti CSP utilizzano specchi per concentrare la radiazione solare e per produrre calore ad alta temperatura per l' elettrogenerazione o per altre applicazioni come la dissalazione dell'acqua.
Nelle regioni desertiche del Nord Africa, installazioni CSP potrebbero fornire elettricità da esportazione verso il Sud Europa (a costi competitivi con altre fonti rinnovabili pur tenendo conto dei costi di trasmissione) e opportunità di utilizzo di territori altrimenti non utilizzabili.
In questa ottica si collocano iniziative come la Desertec e come il Mediterranean Solar Plan (iniziativa a guida franco-tedesca per la costruzione di 20 GW di tecnologie rinnovabili, di cui oltre il 50% CSP, in paesi della sponda sud del Mediterraneo).

Il fotovoltaico (PV) è oggi la tecnologia energetica in più rapida espansione. La produzione industriale globale nel 2008 ha raggiunto circa 7 GW con un incremento dell'85% sul 2007.

Il mercato è dominato da installazioni domestico-residenziali connesse in rete, con un 10% di impianti off-grids, cio� completamente autonomi ed indipendenti.
La fase di rapida espansione commerciale del fotovoltaico nei paesi occidentali è trainata dalla sensibile riduzione dei costi ma anche da significativi incentivi con cui i vari governi hanno dato impulso al mercato nell'ambito dei programmi di riduzione delle emissioni.
Gli incentivi hanno reso la remunerazione degli investimenti garantita per un congruo numero di anni e la tecnologia competitiva con opzioni più tradizionali. A questo fattore si è unito naturalmente l'alto corso del petrolio e del gas fino alla prima metà del 2008 e continua ad unirsi un certo effetto di familiarità che la tecnologia registra presso l'utenza per applicazioni di autoproduzione e generazione distribuita.

La possibilità di autoprodurre l'energia di cui si necessita con una tecnologia che non espone a rischi e complicazioni gestionali è un aspetto che esula dalle valutazioni economiche ma non dalle logiche di mercato e potrebbe quindi costituire quel servizio aggiuntivo che potrebbe indurre l'utenza ad accettare anche dei costi di generazione superiori a quelli di altre tecnologie.



(Fonti: Rapporto Energia Ambiente ENEA 2008, Ottobre 2009)