Effetto serra

Effetto serra

L'effetto serra è un fenomeno ben conosciuto che se da un lato ha contribuito a creare le condizioni ottimali alla vita sul nostro pianeta, dall'altro si prospetta come un problema estremamente attuale e di notevole importanza.

Proprio per questo motivo l'utilizzo di fonti energetiche rinnovabili è tornato alla ribalta dopo un periodo di oblio immediatamente successivo alla crisi petrolifera degli anni settanta.

Il principale "gas serra" è l'anidride carbonica (CO2) e attorno ad essa ruota il concetto della rinnovabilità di una risorsa energetica, e quindi, nello specifico, del biodiesel il cui punto di forza risiede proprio nella capacità della cultura oleaginosa di riciclare il carbonio emesso durante la combustione.

E' però necessario fare un passo indietro per chiarire la distinzione tra due tipologie di CO2: da una parte si hanno i combustibili fossili (petrolio, carbone, ecc.) che contengono carbonio immagazzinato nella materia vegetale mineralizzata e che è disponibile in giacimenti fossili; dall'altra parte vanno annoverati i combustibili rinnovabili (biomasse) che contengono il carbonio atmosferico sequestrato attraverso la fotosintesi e immagazzinato nelle strutture vegetali. Se apparentemente il destino del carbonio è lo stesso (immobilizzazione in composti chimici ad elevato contenuto energetico), in realtà è lo sfasamento temporale tra la fase di fissazione nella pianta e quella di utilizzazione a fini energetici che determina la rinnovabilità della risorsa.

Le colture energetiche sono fonti di CO2 rinnovabile perché lo sfasamento temporale è breve e conseguentemente il loro utilizzo a fini energetici non provoca aumento netto di CO2 nell'atmosfera. La CO2 fossile è quella prodotta dalla combustione di combustibili fossili e quindi non prontamente riutilizzabile; la CO2 rinnovabile, invece, è quella prodotta durante la combustione delle biomasse e di conseguenza rapidamente reimpiegabile dalle piante stesse per la loro crescita.

Per definizione, quindi, in una coltura energetica il contenuto di carbonio (CO2) della pianta (semi, parte aerea, radici) viene integralmente reimpiegato dalla coltura durante le fasi di crescita e di produzione dei semi attraverso il processo fotosintetico. In altri termini, quindi, il ciclo del carbonio proveniente dalla coltura energetica si chiude in pareggio, cioè "il bilancio è nullo".

Questo non significa che l'utilizzazione del biodiesel non comporta emissioni di CO2, ma solamente che la CO2 emessa dal motore è rinnovabile al 95%; il restante 5% è dovuto alle componenti non biogene, e quindi non rinnovabili, del biocombustibile. Il contenuto di carbonio del biodiesel, infatti, è in parte (95%) dovuto al tipo di pianta oleaginosa utilizzata e in parte (5%) al metanolo impiegato per la trasformazione dell'olio vegetale. In realtà se venisse utilizzato metanolo di origine vegetale, il 100% della CO2 emessa al tubo di scappamento sarebbe rinnovabile e perciò verrebbe esclusa dal computo dei gas aventi influenza sull'effetto serra.

Anche il carbonio contenuto nei sottoprodotti (panelli per l'industria zootecnica, glicerina, saponi) e nei rifiuti (acque di scarico e fumi al tubo di scappamento contenenti carbonio in forma diversa dalla CO2) è considerato rinnovabile e quindi reimpiegabile dalla coltura. Si può osservare (tabella bilancio) come su 100 grammi di carbonio contenuti nei semi solo l'88% circa rimane nel biodiesel ed è destinato alla combustione; il restante 12% viene incorporato in altri output del processo di produzione.

Ovviamente non si tiene conto dello sfasamento spaziale tra utilizzazione del combustibile rinnovabile e organicazione della CO2 prodotta: logicamente la singola molecola di CO2 rinnovabile prodotta da un motore che utilizza biodiesel nel centro di una città ben difficilmente verrà reimpiegata dalla coltura energetica durante il suo processo di crescita, ma ovviamente la coltura energetica utilizzerà comunque una molecola di CO2, sia essa di provenienza fossile o rinnovabile, pareggiando il conto.

L'effetto serra però non è causato unicamente dalla CO2, ma anche da altri composti quali il metano, il protossido di azoto, il monossido di carbonio e altri composti organici volatili non metanici.

Per poter valutare in modo intuitivo l'impatto che tutti questi composti hanno sull'atmosfera ai fini del riscaldamento globale del pianeta è necessario aggregarli in un unico indice rappresentativo del fenomeno che viene misurato in chilogrammi di CO2 equivalente. In altre parole i quantitativi di CO, CH4, N2O si esprimono in chilogrammi di CO2 equivalente, in base a parametri di conversione calcolati tenendo conto dell'effetto che tali composti hanno sul fenomeno rispetto all'effetto della molecola di CO2, considerato pari a 1.

I fattori di conversione utilizzati dal CTI sono riportati nella tabella allegata.

Passando al caso specifico del biodiesel e in relazione a quanto detto finora, è chiaro come:

  • nell'intero ciclo di vita del biodiesel, ai fini dell'effetto serra viene considerata unicamente la CO2 fossile emessa dai fattori produttivi (input) e non quella contenuta nel combustibile e liberata al momento della combustione perché rinnovabile;

  • l'effetto serra causato dall'utilizzo del biodiesel è influenzato anche da altri composti (CO, CH4, NMCOV, N2O) che partecipano al fenomeno con peso differente in funzione dei fattori indicati nella tabella.

L'analisi dell'intera catena produttiva del biodiesel comporta le emissioni di CO2 indicate nel grafico.



Le barre gialle riguardano la filiera del biodiesel da olio di colza, mentre le barre arancioni descrivono le emissioni relative alla catena del girasole e la barra marrone rappresenta le emissioni dovute alla filiera del gasolio. Il girasole risulta essere mediamente meno inquinante, in termini di CO2 emessa, rispetto al colza, mentre entrambi sono nettamente vantaggiosi rispetto al combustibile fossile.

Come detto in precedenza il gasolio è un combustibile fossile e quindi NON rinnovabile per definizione. Questo significa che oltre alle emissioni prodotte lungo la filiera produttiva che va dall'estrazione alla raffinazione e alla distribuzione del prodotto si devono aggiungere anche le emissioni al tubo di scappamento che, contrariamente a quanto accade per i biocombustibili, costituiscono un ulteriore apporto ai gas serra.

L'unità di misura utilizzata per tutti i grafici è il grammo di sostanza per MJ del combustibile. In questo modo si rendono i risultati indipendenti dal differente potere calorifico dei due combustibili; se si volesse passare dall'energia (MJ) alla massa (kg) si dovrebbero moltiplicare i risultati per i rispettivi poteri calorifici (Biodiesel 37 MJ/kg - Gasolio 42 MJ/kg).

Riassumendo i risultati del grafico e convertendoli in kg di gasolio sostituito si ottengono i valori riportati in tabella.

Anidride Carbonica - Vantaggio per il biodiesel
Unità
Max
Min
g CO2 risparmiata/kg gasolio
3.161
2.375

Il significato della tabella è il seguente: la sostituzione di un kg di gasolio con circa 1,13 kg di biodiesel (quantità equivalente in termini energetici) comporta il risparmio di una quantità di anidride carbonica variabile da da 2,4 kg a 3,2 kg.

Le emissioni relative agli altri gas serra utilizzati per il calcolo del potenziale di riscaldamento globale sono riportate nel grafico successivo.



A sinistra sono indicate le emissioni relative alla catena del colza, in centro quelle relative alla catena del girasole e a destra le emissioni imputabili al gasolio. Anche in questo caso si osserva un minore livello di emissioni per il girasole rispetto al colza, indice di un minor utilizzo di mezzi e risorse. Il confronto con il gasolio però evidenzia che i combustibili emettono una maggior quantità di CO, N2O e di CH4.

Nel grafico seguente è rappresentato l'impatto che le due catene rinnovabili (biodiesel da colza - colori chiari; biodiesel da girasole - colori medi) e il gasolio (colori scuri) hanno sull'atmosfera terrestre, in termini di riscaldamento globale, misurato seguendo la procedura descritta poco sopra. Sono riportati due valori per ogni catena: uno (sui toni dell'azzurro-blu) descrive lo scenario per i prossimi 100 anni, l'altro (sui toni del verde) riguarda lo scenario per i prossimi 500 anni. L'impatto, come spiegato (tabella fattori), tende a diminuire nel lunghissimo periodo in quanto alcune sostanze sono soggette a degradazione.



Il confronto finale tra biocombustibili e gasolio evidenzia come solo nel caso del biodiesel francese da colza (Scenario dei "100 anni") si osserva un maggiore impatto del biocombustibile. In tutti gli altri casi il biodiesel si dimostra comunque vantaggioso.

Riassumendo i risultati dell'ultimo grafico e convertendoli in kg di gasolio sostituito si ottengono i valori riportati in tabella.


Riscaldamento globale - Vantaggio per il biodiesel
Scenario
Unità
Max
Min
100 anni
g CO2 eq risparmiata/kg gasolio
1.974
420
500 anni
g CO2 eq risparmiata/kg gasolio
2.466
891
La sostituzione di un kg di gasolio con circa 1,13 kg di biodiesel (quantità equivalente in termini energetici) comporta il risparmio di una quantità di gas serra (espressi in g di CO2 eq.) variabile da 2,4 kg a 0,4 kg in funzione dello scenario utilizzato e del Paese responsabile dello studio.



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