biocarburanti
Carburanti ottenuti da materie prime di origine agricola. A differenza dei carburanti tradizionali, che derivano da combustibili fossili, hanno il vantaggio di provenire da materie prime rinnovabili e ubiquitarie. I principali tipi di b. sono l’alcol etilico ottenuto per via fermentativa e il biodiesel. Interesse per l’autotrazione ha anche il biogas.
Come materie prime per la produzione dell’alcol etilico si possono impiegare materiali contenenti zuccheri fermentescibili o materiali contenenti sostanze capaci di fornire, mediante processi idrolitici, una soluzione di zuccheri fermentescibili. Al primo gruppo appartengono barbabietole, canna da zucchero, frutta dolci ecc.; al secondo materie amidacee, come patate, cereali e i materiali cellulosici, cioè legno e residui delle lavorazioni agricole. Dal punto di vista tecnologico, i più importanti aspetti connessi con il processo fermentativo riguardano l’adozione di efficienti tipologie di fermentatori e la riduzione del consumo energetico richiesto dai sistemi di recupero e di disidratazione. Normalmente le fermentazioni alcoliche vengono condotte a temperature comprese fra 25 e 35 ºC; sono in corso tentativi di impiegare microrganismi termofili (per es., Clostridium thermocellum) che, essendo dotati di maggiore resistenza alla temperatura, consentano di condurre il processo a velocità più elevate, condizioni di lavoro maggiormente sterili e un più facile allontanamento dell’alcol etilico dall’ambiente di reazione. Poiché i microrganismi termofili non tollerano concentrazioni di alcol superiori a qualche percento, si tende al miglioramento dei microrganismi attraverso le manipolazioni genetiche, con tecniche del DNA ricombinante e della fusione cellulare. Nella tecnologia dei fermentatori si utilizzano reattori a membrana che non richiedono né separazione né ricircolo dei microrganismi perché vengono utilizzati in forma immobilizzata, cioè fissati su particolari matrici, sia inorganiche, come la pomice, sia organiche, come gli alginati e i polimeri di sintesi.
Il biodiesel è un carburante costituito da una miscela di esteri metilici ottenuti per transesterificazione con metanolo dei trigliceridi contenuti negli oli vegetali. Si tratta della reazione in virtù della quale un estere R-COOR' di un acido carbossilico e di un alcol forma un nuovo estere R-COOR" liberando l’alcol R'-OH precedente esterificato. Il processo di transesterificazione dei trigliceridi avviene facilmente a bassa temperatura (50-70 °C), a pressione atmosferica, in presenza di un catalizzatore alcalino e operando con un eccesso di metanolo. Il prodotto così ottenuto deve essere neutralizzato e purificato. Gli oli vegetali più impiegati sono quelli di colza (per l’80-85% della produzione totale di biodiesel) e di girasole (per il 10-15%). Il biodiesel ha numero di cetano più elevato rispetto al gasolio di origine petrolifera e il suo impiego non richiede modifiche motoristiche. Inoltre, i gas di scarico di motori alimentati con biodiesel contengono minori concentrazioni di monossido di carbonio, di idrocarburi incombusti e di particelle di carbone; l’anidride solforosa risulta del tutto assente. Il ciclo produzione-impiego del biodiesel comporta uno sviluppo netto di anidride carbonica praticamente trascurabile; tuttavia, alla coltivazione della colza sono associate emissioni di protossido di azoto (un altro gas serra) di difficile quantificazione, ma che potrebbero attenuare il beneficio ambientale conseguente al minor rilascio di anidride carbonica.
Il biogas, ricco in metano, è ottenuto tramite digestione anaerobica delle sostanze organiche contenute nei residui delle lavorazioni agro-industriali.