Le biométhane du fumier est plus durable que l'hydrogène

Réédition d'un article de Mario A. Rosato sur Agronotizie

le Jrc (Centre commun de recherche, Centre commun de recherche) est l'institution qui coordonne la communauté scientifique européenne et élabore les rapports technico-scientifiques sur lesquels le Parlement européen devrait ensuite définir ses politiques de développement. Le dernier studio sur l'efficacité énergétique ed Émissions de CO2 dans le secteur des transports a été libéré fin septembre 2020. C'est un travail analytique colossal, qui comprend au-delà 1.500 combinaisons de vecteurs énergétiques et de technologies de production et de conversion.



Un d exemple, nous considérons le cas du bioéthanol. Il peut être produit à partir de substances saccharine, amidacee o lignocellulosiche, et peut être utilisé dans les moteurs à cycle Otto avec allumage électrique ou injection directe, oppure convertire in Etbe misto a benzina, ou en biodiesel synthétique, qui dans ce cas doit être utilisé dans les véhicules à moteur diesel. Théoriquement, l'éthanol pourrait également être utilisé dans les piles à combustible, mais parce que ce n'est pas une technologie disponible dans le commerce, n'a pas été considéré. Sono dunque tre possibili processi di produzione del biocarburante per quattro possibili tecnologie di utilizzo, quindi dodici possibili combinazioni, che diventano trentasei se consideriamo che i veicoli possono a loro volta essere autovetture o autobus per trasporto pubblico o camion per trasporto di merci.

Lo studio si articola in tre sezioni: il ciclo well to tank (dalla fonte di approvvigionamento fino al serbatoio del veicolo), il ciclo tank to wheel (dal serbatoio del veicolo alle ruote) et la combinaison bien à rouler (de la source à la roue, c'est le cycle de production complet, transport, distribution et consommation du vecteur énergétique). Le "résumé" final du cycle complet, appliqué aux voitures particulières, consiste en 150 pages. Dans cet article, les analyses relatives aux biocarburants synthétiques "Hi Tech" seront supprimées (par exemple oxyméthyléther ou diméthyléther), fournir uniquement des informations sur le biodiesel, au bioéthanol, al biométano, et ceci est limité à leur utilisation dans les moteurs conventionnels. Benché ancora non esistano nel mercato automobili a celle di idrogeno, lo studio del JRC ha incluso questa tecnologia fra quelle che si prospettano disponibili entro il 2025. Poiché l’Autore ha espresso diverse perplessità sulla dottrina dell’”idrogeno pulito” nell’articolo Idrogeno da Biomasse e Green Deal https://agronotizie.imagelinenetwork.com/bio-energie-rinnovabili/2020/07/20/idrogeno-da-biomasse-e-green-deal/67467, egli ha ritenuto doveroso includere le analisi del JRC affinché il lettore possa trarre le proprie conclusioni. Le figure presentate in questo articolo sono quelle pubblicate nel rapporto del JRC, i cui testi sono stati tradotti dall’Autore. La dicitura WLTP significa Worldwide harmonized Light vehicles Test Procedure (Procedura di prova di veicoli leggeri armonizzata a livello mondiale), indica la metodologia con cui sono state misurate le emissioni di CO2.


Etanolo


L’etanolo è sempre stato uno dei biocarburanti più controversi, in quanto ritenuto poco sostenibile. La sua produzione richiede molta energia, di fronte ad un PCI (potere calorifico inferiore) più basso rispetto alla benzina che dovrebbe sostituire. par conséquent, le sue emissioni di CO2 per km percorso sono maggiori rispetto agli altri biocarburanti. Le emissioni migliorano notevolmente nei cicli produttivi con criteri di economia circolare. Par exemple, l’etanolo di prima generazione può avere meno emissioni associate se le trebbie residue della fermentazione vengono recuperate come mangime per animali , oppure avviate a digestione anaerobica (fig. 1).



Fig. 1: Alcune tecnologie di produzione di bioetanolo a confronto con la benzina, e miscele etanolo benzina, nel caso di utilizzo in veicoli ad accensione elettrica con iniezione diretta

Biodiesel


Il biodiesel si può produrre in due modi:
a) mediante transesterificazione degli acidi grassi, solitamente a partire da olio vegetale raffinato, nel cui caso si chiama FAME (Fatty Acid Methyl Ester) , il cui sottoprodotto inevitabile è il glicerolo grezzo (fig. 2) ;
b) mediante l’idrogenazione, solitamente degli olii da cucina esausti e olio di palma. Si chiama HVO (Hydrogenated Vegetable Oil) anche quando viene prodotto con grassi animali residui. L’HVO, per la sua propria natura “HiTech” è un processo più efficiente della transesterificazione, quindi non produce glicerolo, ma in compenso richiede molta più energia. (fig. 3)

Fig. 2: Alcune tecnologie di produzione di FAME a confronto con il gasolio, utilizzo in veicoli Diesel

Fig. 3: HVO a confronto con il gasolio, utilizzo in veicoli Diesel

Biométano


Il metano prodotto dalla gassificazione delle biomasse è altrettanto “bio” come quello prodotto dalla digestione anaerobica, ma per differenziarli vengono chiamati “metano sintetico” e “biometano” rispettivamente. È pure sintetico il metano prodotto da CO2 e H2, non necessariamente è “bio” ma le sue emissioni associate sono base quanto quelle del biometano, a condizione che l’H2 sia “pulito”, cioè prodotto con energie rinnovabili. La CO2 può provenire da combustione, anche da combustibili fossili, o da cattura atmosferica, o da altre fonti, come ad esempio le emissioni dei pozzi vulcanici.
Si osserva che fra tutte le alternative, il biometano prodotto da deiezioni animali è il biocarburante che consente il massimo risparmio di emissioni di CO2 (emissioni negative) a condizione che il digestato venga stoccato in vasche a tenuta stagna. Il conteggio delle emissioni diventa negativo perché l’”opzione zero”, cioè non avviare le deiezioni o la FORSU a digestione anaerobica, comporta emissioni incontrollate di CH4 e CO2. Le analisi della massima autorità europea in materia di ricerca scientifica dimostrano, ancora una volta, la fallacia dei “comitati del no” che si oppongono alla costruzione di impianti di biogas, agricoli e alimentati con FORSU (si veda Icomitati del noed il vademecum biogas e biomasse https://agronotizie.imagelinenetwork.com/bio-energie-rinnovabili/2017/04/28/i-quotcomitati-del-noquot-ed-il-vademecum-biogas-e-biomasse/53738).

Fig. 4: Biometano da diverse origini a confronto con gas naturale e benzina

Idrogeno


Le emissioni di CO2 di un veicolo ad idrogeno sono molto variabili in funzione della tecnologia con cui l’idrogeno venga prodotto. Come si può osservare nella fig. 5, un veicolo a celle di combustibile alimentato con idrogeno prodotto da carbone avrebbe emissioni addirittura maggiori dello stesso veicolo alimentato a gasolio o benzina. Se l’idrogeno fosse “pulito”, come postulato dal Green Deal, le emissioni saranno molto basse, ma comunque non nulle e comparabili a quelle dei cicli più virtuosi dei biocarburanti da biomasse residue. Osserviamo ancora una volta che il biometano da deiezioni animali è l’unico biocarburante che comporta emissioni negative, ma la conversione in idrogeno comporta un certo consumo di energia. È per tale motivo che, malgrado l’efficienza delle celle ad idrogeno superi di gran lunga quella dei motori endotermici, a conti fatti un veicolo alimentato ad ”idrogeno pulito” emette più CO2 dello stesso veicolo alimentato a biometano. Esiste anche l’opzione (per ora solo teorica) di produrre l’idrogeno mediante il reforming del biometano ricavato da letame. Un tale “idrogeno pulito” diventa ancora più “pulito” rispetto a quello prodotto mediante elettrolisi con energia solare o eolica, le emissioni sono negative precisamente grazie al biometano. È dunque giusto chiedersi – e chiedere a chi governa: Per quale motivo si dovrebbero sprecare miliardi di euro di fondi pubblici per incentivare la produzione e distribuzione di “idrogeno pulito”, quando si può utilizzare l’infrastruttura di gasdotti, stazioni di servizio e autovetture esistenti, e incentivare di più le imprese agricole che colossi industriali?

Fig. 5: Idrogeno in veicoli a celle di combustibile

Conclusions


Ricapitolando:
a) un veicolo a benzina emette 128 g equivalenti di CO2/km,
b) uno a gasolio 121 g eq. CO2/km;
c) il migliore ciclo a bioetanolo non è quello di seconda generazione, come vorrebbe la Direttiva Europea sulle energie rinnovabili (RED II), bensì la classica fermentazione del frumento abbinata al recupero delle trebbie come mangime animale: 15 g eq. CO2/km;
d) il migliore biodiesel FAME è quello da olio di cucina esausto, 12 g eq. CO2/km;
e) Il migliore biodiesel HVO è quello da olio di cucina esausto, 15 g eq. CO2/km
f) il biometano da reflui zootecnici comporta emissioni negative, quindi compensa in parte le emissioni degli altri combustibili, fossili e non: -140 g eq. CO2/km;
g) l’idrogeno pulito proveniente da energia eolica, utilizzato in un veicolo a celle di combustibile, emette comunque 8 g CO2 eq./km. Certamente emissioni quasi nulle, ma non molto diverse di quelle dei migliori biocarburanti, e di gran lunga più alte rispetto al biometano. Con l’aggravante che, per poter adottare tale tecnologia, sarebbe necessario un investimento plurimiliardario per sviluppare una tecnologia di celle a combustibile che non richieda catalizzatori al platino per poter raggiungere efficienze elevate, oltre all’infrastruttura necessaria per produrre l’idrogeno, trasportarlo, stoccarlo garantire che tali auto possano circolare in totale sicurezza.
Per quale motivo, donc, la “potenza di fuoco” del Green Deal non è stata indirizzata verso un’economia basata sul biometano agricolo?

Fonti dei dati e delle figure


Pagina iniziale dei rapporti annuali sui vettori energetici nel settore dei trasporti terrestri
Rapporto 2020 Well to wheel
Rapporto 2020 Well to tank
Rapporto 2020 Tank to wheel, per autovetture
Rapporto 2020 Tank to wheel, per veicoli pesanti