Biomasse: Ricerca e Sviluppo
La ricerca nel settore delle biomasse ha due rami: il primo riguarda il maggior rendimento delle specie vegetali in rapporto alla radiazione solare ricevuta, in pratica l'efficienza della fotosintesi clorofilliana nelle colture,il secondo riguarda i dispositivi di accumulo e utilizzo della biomassa, già trattati nella sezione Bioenergia.
Ricerca e sviluppo sui sistemi per migliore l'efficienza della fotosintesi
Ad oggi le tecnologie agro/biologiche hanno consentito di selezionare essenze di pioppo o di salice a così rapido accrescimento che si può programmare un raccolto annuale di legna come se fossero spighe di grano. Si possono ottenere raccolti fino a 600 quintali/anno per ettaro. In questo caso l'efficienza è dell'1% circa (cioè il contenuto energetico delle piante è solo 1% dell'energia solare incidente nell'area coltivata) e si ha già una certa convenienza economica. Nel breve- medio periodo si può ipotizzare una linea di sviluppo delle filiere per utilizzare al meglio e su ampia scala queste potenziali piantagioni.
Interessante è anche la produzione di combustibili da microalghe, sia esso idrogeno, olio vegetale, etanolo o altro, in questo caso l'efficienza della fotosintesi è vicina al limite teorico.
Siti di interesse:
www.valcent.net
www.biofuel-systems.com
ec.europa.eupdf
www.greenfuelonline.com
www.unh.edu
www.algaefuels.org
www.oilgae.com
www.solixbiofuels.com
www.femonline.it
In Nord-Carolina è stato costruito un impianto da 140 milioni di dollari in cui si fanno crescere le alghe in enormi fermentatori, si estrae l'olio, lo si purifica e lo si vende affinché venga usato in diverse produzioni, compreso il biodiesel. Le sue proteine, gli acidi grassi omega 3 ed altre componenti possono essere usate per fare prodotti nutrizionali. L'impianto impiega 150 persone ad uno stipendio medio di 50,000 dollari annui. deltafarmpress.com
La ricerca più avveniristica per la produzione di biomasse si dirige verso la coltivazione di piante il cui lattice contiene un’alta percentuale di idrocarburi (euforbiacee) e verso la comprensione del meccanismo che regola l’efficienza del processo di fotosintesi clorofilliana. Tale processo si verifica nelle piante con un’efficienza molto limitata (circa 1%), il limite teorico è, a seconda delle condizioni geofisiche locali, tra un minimo del 5% ad un massimo del 25%. Le tecnologie genetiche sono eticamente contestate nelle applicazioni sugli esseri umani e per la produzione di alimenti ma potrebbero essere fondamentali nella ricerca di soluzioni in ambito energetico. Obiettivo avveniristico è la creazione di una pianta energetica i cui frutti, a corto ciclo, possano essere a forte concentrazione zuccherina o di idrocarburi, un esempio in parallelo può essere fatto pensando alla zootecnia per la produzione di latte: attraverso selezioni genetiche naturali l'uomo ha saputo ottenere dai bovini molto più latte di quanto naturalmente ne produceva, con le tecnologie genetiche si può ottenere dalle piante una notevole maggior efficienza di fotosintesi.
All'Università di Berkeley è da tempo avviata una linea di ricerca e sviluppo, l'obiettivo è di ottenere una trasformazione luce solare/idrogeno con un'efficienza del 10%. In Giappone i primi impianti sperimentali.
www.aspb.org
www.newton.rcs.it
Secondo gli scienziati è possibile infine costruire dei catalizzatori molecolari (dendrimeri) con effetto di fotosintesi artificiale per scindere direttamente l'acqua in idrogeno ed ossigeno con la sola energia solare.
Il biochar e la LuciaStove
LuciaStove e WorldStove sono due soluzioni promettenti per i settori agricolo, domestico ed energetico.
Sono semplici sistemi, ideati dall'inventore italoamericano Nathaniel Mulcahy, di gassificazione e pirolisi (in base alla potenza dell’impianto che può variare dai kW al MW), la cui materia prima è costituita da scarti vegetali e organici, con tasso di umidità non superiore al 30%, rendimenti energetici compresi tra l'85 e il 90% e un rendimento di combustione superiore al 93%.
Se abbinato a un motore Stirling, a turbine a vapore oppure a sistemi che impiegano l'effetto Seebeck, il sistema può produrre energia elettrica. Impianti dimostrativi di questo tipo sono già in essere o in fase di realizzazione.
Oltre all’efficienza, già osservando il modello dimostrativo in funzione risultano evidenti altre doti dell’innovativa soluzione che porta il nome di Lucia, la più fedele amica a quattro zampe dell’ideatore. Pur funzionando con fiamma a cielo aperto il sistema non emette fumi e rilascia in atmosfera quantità minime di polveri sottili e di emissioni di gas a effetto serra: si parla del 6% delle emissioni rispetto a una comune caldaia a metano da appartamento.
In una scatola da scarpe possono essere imballati ben quindici esemplari, ancora da assemblare, della LuciaStove in versione “fornelletto da campeggio”. Un ulteriore punto a favore che ha contribuito alla sua diffusione già in 27 paesi in via di sviluppo, con progetti di cooperazione, che continuano a crescere di numero ed entità, anche grazie a finanziamenti in microcredito.
Il processo virtuoso del resto vanta anche altri vantaggi particolarmente importanti, soprattutto dal punto di vista ambientale. Parallelamente alla produzione di energia termica come residuo del fenomeno pirolitico si ottiene infatti il prezioso biochar: il carbone vegetale, noto come “Terra Preta” tra gli Indios dell’America Latina, che non solo sequestra la CO2 nel suolo, sottraendola all’atmosfera - partecipando quindi alla mitigazione del cambiamento climatico, nonché al raggiungimento degli obiettivi stabiliti dal Protocollo di Kyoto – ma anche migliora significativamente la fertilità dei terreni coltivati, trattenendo l’acqua e riducendo il dilavamento dei nutrienti e la necessità di ricorrere a fertilizzanti di origine sintetica.