Le persone si chiedono più che mai “cos’è il biodiesel”. Lo senti alle cene. Lo vedi in politica. È ovunque. Il petrolio controlla troppo la nostra vita. Quando i prezzi aumentano, esplode l’interesse per le alternative. Tutti vogliono abbandonare il tapis roulant dei combustibili fossili. Le auto elettriche ottengono la gloria. Le celle a combustibile a idrogeno ottengono l’hype. Ma i biocarburanti sono ancora nel mix.
Questi combustibili non provengono dalla terra. Provengono dalla biologia. Olio vegetale esausto. Semi di soia. Grasso animale. Gli ingredienti variano. Il processo è chimico. Il risultato è un’ustione più pulita.
Dobbiamo eliminare il marketing. Diamo un’occhiata alla scienza. Come funziona effettivamente questa roba in un acquario?
Il biodiesel è un’alternativa rinnovabile e non tossica al diesel di petrolio, prodotto tramite reazioni chimiche con oli vegetali o grassi animali.
Il biodiesel non è magico. È chimica. Il diesel standard proviene dal petrolio greggio. Il biodiesel proviene da risorse rinnovabili. Piante e animali ricostituiscono queste fonti. Cicli agricoli. Flussi di riciclaggio. È circolare.
Il carburante stesso è sicuro. Non è tossico. Non avvelena il suolo come alcune fuoriuscite di petrolio. Ma la sicurezza non è l’unico vantaggio. Le prestazioni contano.
I moderni motori diesel gestiscono bene il biodiesel. Non è necessario smontare il motore per usarlo. Le modifiche sono minime. Spesso non ce n’è affatto bisogno.
Le miscele sono la norma. Esiste il biodiesel puro. Si chiama B100. Ma la maggior parte delle persone usa le miscele. Il sistema utilizza “B” seguito da un numero. Quel numero è la percentuale di biocarburante.
B20 è lo standard. Si tratta del 20% di biodiesel e dell’80% di diesel da petrolio. È ampiamente disponibile. Funziona nella maggior parte dei camion. Non richiede nuovi ugelli.
B100 è roba pura. È potente. È pulito. Ma è meno comune. Lo stoccaggio diventa complicato. Sorgono problemi legati al freddo. Eppure, per gli appassionati, è il Santo Graal dei biocarburanti.
Perché fermarsi al 20%? Perché non andare fino in fondo?
La risposta sta nelle infrastrutture. Le miscele colmano il divario. Ci hanno permesso di utilizzare carburante più pulito senza rivedere la catena di approvvigionamento. Lasciano che i motori funzionino senza intoppi mentre noi pensiamo al resto.
Il biodiesel non è solo un interesse di nicchia. È un passo pratico. Un modo per ridurre la dipendenza dai mercati petroliferi volatili. Un modo per bruciare qualcosa che in realtà è cresciuto.
Ma è meglio? O semplicemente diverso?
Successivamente approfondiremo le specifiche. I numeri non mentono.
Biodiesel non è solo un termine generico. Esiste una definizione tecnica rigida riconosciuta da ASTM International. Questa è la stessa organizzazione precedentemente nota come American Society for Testing and Materials. Stabiliscono gli standard del settore. Il National Biodiesel Board (NBB) cita chiaramente questa definizione.
Il biodiesel è un carburante composto da esteri monoalchilici di acidi grassi a catena lunga. Questi provengono da oli vegetali o grassi animali. È designato B100. Deve soddisfare i requisiti della norma ASTM D 6751.
Sembra duro. È gergo tecnico. Ma è più familiare di quanto pensi. Incontri questi acidi grassi ogni giorno. Li guardiamo nella sezione successiva.
Grassi e Biodiesel
L’attrattiva del biodiesel risiede nella sua flessibilità di approvvigionamento. Mentre i grassi animali funzionano, gli oli vegetali dominano il panorama delle materie prime. Probabilmente ne hai diversi nella tua dispensa in questo momento. Gli oli di soia, colza, colza, palma, cotone, girasole e arachidi sono tutti validi candidati per la conversione. Anche il grasso da cucina riciclato dei ristoranti locali può essere riutilizzato.
Il fattore unificante in tutte queste fonti è il grasso. Nello specifico, contengono triacilgliceroli (noti anche come trigliceridi). Queste molecole sono costituite da atomi di carbonio, idrogeno e ossigeno disposti secondo uno schema strutturale specifico. Non si limitano all’olio da cucina. Anche il burro e lo strutto li contengono. Se hai mai controllato un pannello lipidico presso lo studio del medico, hai visto i livelli di trigliceridi nel rapporto di laboratorio.
Per visualizzare la struttura molecolare, immagina una “E” maiuscola. La spina verticale della E è una molecola di glicerolo. Il glicerolo è un ingrediente standard in saponi, cosmetici e prodotti farmaceutici. Attaccate a questa spina dorsale ci sono tre barre orizzontali. Questi sono gli acidi grassi, lunghe catene di atomi di carbonio e idrogeno.
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Ma l’olio vegetale grezzo non finisce direttamente in un serbatoio. Sebbene i primi motori diesel potessero tecnicamente funzionare con petrolio greggio, i risultati furono confusi. Il grasso non raffinato causa mal di testa operativi. L’olio deve subire modifiche chimiche prima di diventare un combustibile utilizzabile. La maggior parte degli impianti industriali utilizza un processo chiamato transesterificazione.
Ecco come funziona la produzione di biodiesel. L’olio viene prima purificato. Quindi viene fatto reagire con un alcol, tipicamente metanolo o etanolo. Un catalizzatore, come l’idrossido di potassio o l’idrossido di sodio, accelera la reazione. Questo scambio chimico scompone il triacilglicerolo. Si separa in esteri e glicerolo. Gli esteri sono ciò che chiamiamo biodiesel. Il glicerolo è un sottoprodotto.
Le origini dell’utilizzo dei biocarburanti
L’idea non è nuova. Rudolf Diesel, da cui prende il nome il motore, originariamente prevedeva l’olio vegetale come fonte primaria di carburante. Gran parte del suo primo lavoro di sviluppo si è concentrato sui biocarburanti. All’Esposizione Mondiale del 1900 a Parigi, Diesel dimostrò il suo motore funzionante con olio di arachidi. Henry Ford anticipò anche che il suo Modello T avrebbe funzionato con etanolo derivato dal mais.
Alla fine il petrolio ebbe la meglio. Offriva catene di approvvigionamento migliori, prezzi più bassi e maggiore efficienza. Tuttavia, gli oli vegetali videro un uso limitato durante gli anni ’30 e ’40.
Gli anni ’70 e ’80 riportarono il concetto in primo piano negli Stati Uniti. Il Clean Air Act del 1970 ha conferito all’EPA il potere di inasprire gli standard sulle emissioni. I regolatori hanno preso di mira il biossido di zolfo, il monossido di carbonio, l’ozono e gli ossidi di azoto. Questo contesto normativo richiedeva carburanti a combustione più pulita e nuovi additivi per carburanti.
La geopolitica ha giocato un ruolo enorme. L’embargo petrolifero arabo del 1973-1974 e la rivoluzione iraniana del 1978-1979 hanno interrotto l’approvvigionamento. La produzione nazionale non riusciva a tenere il passo. Durante l’embargo le importazioni di petrolio greggio dagli Stati Uniti sono diminuite del 30%. I prezzi sono aumentati. Il prezzo mondiale del greggio balzò da circa 14 dollari al barile all’inizio del 1979 a oltre 35 dollari nel gennaio 1981. I prezzi non si stabilizzarono fino al 1983, oscillando tra 28 e 29 dollari al barile.
I ricercatori hanno iniziato a cercare alternative. Nell’agosto 1982 si tenne a Fargo, nel Nord Dakota, la prima Conferenza internazionale sugli oli vegetali e vegetali. Gli argomenti spaziavano dai costi del carburante ai metodi di estrazione.
La legislazione ha continuato a cambiare. Le modifiche del Clean Air Act del 1990 hanno introdotto norme più severe sulle emissioni dei veicoli. La benzina richiedeva un contenuto di ossigeno più elevato per ridurre il monossido di carbonio. Il carburante diesel necessitava di livelli di zolfo più bassi.
L’Energy Policy Act (EPACT) del 1992 mirava ad aumentare l’uso di combustibili alternativi nelle flotte governative. Ha cercato di ridurre la dipendenza dal petrolio estero. L’emendamento EPACT del 1998 ha chiarito che i veicoli diesel governativi esistenti potrebbero utilizzare il biodiesel. Questa è stata considerata un’alternativa accettabile all’acquisto di veicoli a carburante alternativo dedicati.
Con l’inasprimento delle normative e la volatilità dei prezzi del petrolio, le alternative petrolifere hanno guadagnato terreno. Ma il biodiesel non è un sostituto perfetto della benzina o del diesel standard. Successivamente esamineremo i pro e i contro.
Perché il biodiesel purifica l’aria
Le ragioni ambientali del biodiesel non sono solo parole d’ordine. È misurabile. Il biodiesel brucia in modo più pulito rispetto al normale petrodiesel. Si rompe più velocemente. È rinnovabile. Queste non sono modifiche minori. Sono vantaggi strutturali che contano se si considera la chimica dei gas di scarico.
La legislazione sulle emissioni suscita molto questo interesse. I legislatori si preoccupano dei composti dello zolfo. Causano le piogge acide. Il monossido di carbonio uccide. L’anidride carbonica intrappola il calore. Ci sono anche i pericoli meno visibili: gli idrocarburi policiclici aromatici (IPA). Questi composti a forma di anello si collegano al cancro. Il particolato danneggia i polmoni. Gli idrocarburi incombusti creano smog.
Il biodiesel risolve questi problemi.
È l’unico biocarburante a superare i test sulle emissioni del Clean Air Act. Pure B100 riduce le emissioni di anidride carbonica del 78%. Riduce le proprietà cancerogene del carburante diesel del 94%. I dati provengono dal National Biodiesel Board e dal DOE Office of Transportation Technologies degli Stati Uniti. Numeri del genere non appaiono per caso. Sono il risultato di strutture chimiche specifiche negli esteri metilici degli acidi grassi.
La pulizia è più semplice (e più sicura)
Si verificano sversamenti.
Quando il diesel si rovescia, rimane. Permane nel suolo e nell’acqua. Il biodiesel si degrada a una velocità quattro volte più veloce del diesel convenzionale. Lo conferma l’EPA. Gli agenti naturali come i batteri lo divorano rapidamente. Se si rovescia un serbatoio di biodiesel, la pulizia è gestibile. Il danno ecologico è contenuto. Questo vale anche per le miscele.
C’è anche il fattore sicurezza. Il biodiesel non è tossico. È circa 10 volte meno tossico del sale da cucina. Il suo punto di infiammabilità è più alto. Richiede più calore per accendersi. Ciò rende lo stoccaggio più sicuro. Le norme sui trasporti sono meno restrittive. Non sono necessari gli stessi protocolli sui materiali pericolosi per un camion che trasporta B20 come per il diesel di petrolio puro.
Il tuo motore ti ringrazierà
I meccanici sanno che il carburante agisce come un lubrificante. Il diesel di petrolio a basso contenuto di zolfo elimina il potere lubrificante dal sistema. Lascia vulnerabile il contatto metallo su metallo. Il biodiesel risolve questo problema.
Agisce come un solvente. Scioglie i depositi di carbonio e la sporcizia dalle parti interne del motore. Tali depositi possono causare intasamenti. Il biodiesel li rimuove. Poiché non lascia residui, il motore funziona in modo più pulito nel tempo. L’usura a lungo termine diminuisce.
Non hai bisogno di biodiesel al 100% per sentirlo. Una miscela pari a solo l’1% aumenta il potere lubrificante del carburante fino al 65%. Il DOE Office of Transportation Technology degli Stati Uniti sostiene questa cifra. Meno attrito significa meno calore. Meno calore significa maggiore durata dei componenti. Le pompe degli iniettori durano più a lungo. Le guarnizioni rimangono flessibili.
Riduzione della dipendenza dalle importazioni
La sicurezza energetica è una priorità nazionale. Gli Stati Uniti importano enormi quantità del loro petrolio. L’offerta globale si sta restringendo. I prezzi fluttuano con l’instabilità geopolitica. Il biodiesel offre un’alternativa.
La maggior parte del biodiesel statunitense proviene dall’olio di soia. La soia è una delle principali colture domestiche. Viene coltivato nel Midwest, in stati come Illinois, Iowa e Ohio. Se produci il carburante localmente, riduci la dipendenza dal petrolio straniero. Mantieni il capitale all’interno dell’economia domestica. Non risolve tutti i problemi energetici. Ma allevia la domanda. Fornisce un cuscinetto contro gli shock di offerta.
Non si tratta di sostituire tutto il diesel domani. Si tratta di aggiungere uno strato di resilienza all’infrastruttura esistente. Puoi usarlo in quasi tutti i motori diesel con poche o nessuna modifica. Non è necessario modificare l’hardware. Il carburante cambia.
I vantaggi sono chiari. Aria più pulita. Movimentazione più sicura. Migliore lubrificazione del motore. Produzione nazionale. Tuttavia, ci sono ostacoli. Prestazioni per il freddo. Compatibilità dei materiali con le guarnizioni più vecchie. Logistica della catena di fornitura.
I contro e il futuro
Il biodiesel non è una bacchetta magica. Ha i denti.
Ottieni particolato più pulito, certo. Ma il compromesso si ripercuote in modi inaspettati. Alcuni problemi risiedono nella chimica del carburante. Altri provengono dalla realtà caotica delle catene di approvvigionamento.
Il problema degli NOx
Ecco il primo grattacapo: gli ossidi di azoto.
Quando i produttori di diesel eliminano il particolato, i livelli di NOx spesso aumentano. Queste emissioni alimentano lo smog. Il biodiesel non fa eccezione.
Alcuni di questi sono gestibili tramite la messa a punto del motore. Ma la messa a punto non è sempre fattibile per ogni pilota. I ricercatori sono alla ricerca di tecnologie per limitare questi picchi di NOx. È una battaglia continua.
La trappola dei solventi
Il biodiesel agisce come un solvente. Questo è ottimo per pulire i serbatoi. È terribile per i vecchi filtri.
Se guidi un diesel precedente al 1992, fai attenzione.
Il carburante scioglie decenni di sporcizia nelle tue linee. Quel fango poi viaggia a valle. Ti blocca il filtro del carburante.
I produttori avvisano di sostituire immediatamente la pompa del carburante quando si passa a miscele ad alta concentrazione. I sistemi più vecchi non erano costruiti per questo livello di potere pulente.
Peggio ancora, il biodiesel distrugge la gomma.
Vecchi tubi del carburante? Marciscono. Sigilli? Si dissolvono. Dovrai sostituire i componenti in gomma o affrontare le perdite. Molti produttori ora includono il biodiesel nelle garanzie. Ciò non significa che le parti sopravvivranno.
Colpo di potenza ed efficienza
Non aspettarti lo stesso slancio dal tuo pedale.
C’è un leggero calo nel risparmio di carburante. Anche la potenza subisce un duro colpo. In media, perdi circa il 10% della tua produzione.
Il calcolo è semplice. Sono necessari circa 1,1 litri di biodiesel per eguagliare l’energia di un litro di diesel standard. Bruci di più per percorrere la stessa distanza.
La barriera dei costi
Il quadro più ampio è quello in cui il biodiesel spreca denaro.
Il costo è il principale ostacolo. Secondo l’EPA, il B100 puro costa tra $ 1,95 e $ 3,00 al gallone. Le miscele B20 costano dai 30 ai 40 centesimi al di sopra dei prezzi standard del diesel.
Le materie prime e la volatilità del mercato determinano questi numeri. Una settimana è economica. Il successivo è un oggetto di lusso.
Disponibilità: una mappa patchwork
Non troverai biodiesel in ogni stazione di servizio in tutti i 50 stati. Ma puoi trovarlo ovunque.
I canali principali sono tre:
– Direttamente dal fornitore
– Attraverso distributori di petrolio
– Alle pompe pubbliche
Attualmente, 19 produttori membri della NBB commercializzano biodiesel negli Stati Uniti. Se sei fuori dagli Stati Uniti, controlla la tua agenzia locale per i biocarburanti per le mappe delle stazioni.
La scala di produzione
Quanto viene effettivamente prodotto?
Con così tanti produttori – federali, privati, industriali – è difficile definire un’unica cifra precisa. Al momento, gli Stati Uniti producono circa 75 milioni di galloni all’anno.
La produzione è flessibile. Può aumentare o diminuire in base alla domanda.
Chi lo utilizza effettivamente?
I veicoli della flotta dominano il mercato. La Clean Fuels Alliance riporta oltre 100 flotte che utilizzano biodiesel.
Guarda la lista:
– Servizio postale degli Stati Uniti
– Aeronautica americana
– Esercito degli Stati Uniti
– NASA
– Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti
– Duca Energia
– Energia e luce della Florida
– Autobus urbani della metropolitana di Cincinnati
Anche il trasporto pubblico sta salendo a bordo. Gli obiettivi futuri includono motori marini, attrezzature agricole e sistemi di riscaldamento domestico.
Il vento favorevole della politica
La consapevolezza sta crescendo. I biocarburanti stanno passando dalla tecnologia di nicchia alle chiacchiere a tavola.
Intorno a loro il sostegno politico si stringe. L’emendamento EPACT del 1998 costituisce un precedente. I carburanti alternativi saranno presto una necessità e non una scelta.
È un costante lavoro in corso. Che si occupi dei veicoli elettrici o rimanga in secondo piano, l’infrastruttura si sta lentamente rafforzando. Il motore funziona. Il filtro si intasa. Il costo oscilla. Ma lo slancio c’è.
