I biocarburanti a differenza dei carburanti tradizionali, che derivano da combustibili fossili, sono combustibili ottenuti da biomasse. Si intende per biomassa “la frazione biodegradabile dei prodotti, rifiuti e residui di origine biologica provenienti dall’agricoltura (comprendente sostanze vegetali e animali), dalla silvicoltura e dalle industrie connesse, comprese la pesca e l’acquacoltura, nonché la parte biodegradabile dei rifiuti industriali e urbani”.
Per migliaia di anni gli esseri umani hanno sfruttato fonti naturali di energia come:
- il vento per le barche a vela
- l’acqua dei fiumi per i mulini a vento.
Le biomasse sono state usate come combustibili fin quando si è giunti all’utilizzo dei combustibili fossili che presentano maggiore potere calorifico e facilità di trasporto.
Il carbone è stato l’artefice della rivoluzione industriale e l’invenzione della macchina a vapore rivoluzionò il trasporto e i collegamenti. Successivamente il petrolio e i suoi derivati hanno coperto la maggior parte del fabbisogno di combustibile.
Solo negli ultimi decenni, in seguito alle crisi petrolifere ed in primo luogo a quella del 1974 si sono cercate altre fonti energetiche essendo il petrolio una fonte di energia non rinnovabile. Tra le fonti energetiche alternative la ricerca si è rivolta ai biocarburanti.
Tra i biocarburanti ricordiamo il bioetanolo, biocherosene, biobutanolo e bio-olio.
Bioetanolo
Il metodo principale per l’ottenimento dell’etanolo e quello della fermentazione degli zuccheri che è uno dei processi più noti e antichi su cui si basa la conversione del mosto in vino.
Per l’ottenimento di bioetanolo sono utilizzati i residui di lavorazioni agro-industriali o sciroppi di glucosio prodotto dall’idrolisi dell’amido di mais.
Negli ultimi anni si è sviluppato l’interesse per il bioetanolo di seconda generazione ottenuto dagli idrolizzati dei materiali lignocellulosici, quali paglia, legno di scarto. Si ha il vantaggio di non utilizzare preziose risorse alimentari.
Lo svantaggio di tale metodologia è costituito dalla difficoltà di rendere il carboidrato disponibile per la fermentazione data la natura complessa della cellulosa e della lignina. Attualmente la produzione di bioetanolo da cellulosa risulta troppo costosa e si auspicano ulteriori sviluppi nel campo della ricerca.
Il cherosene e il diesel sono abitualmente ottenuti dalla distillazione del petrolio. Il cherosene contiene 10-16 atomi di carbonio ed è distillato da 150 a 280°C. Il diesel contiene 14-20 atomi di carbonio ed è distillato a una temperatura maggiore. E’ stata fatta una grande ricerca per ottenere tali combustibili da risorse rinnovabili e il biocherosene e il biodiesel vengono già utilizzati.
Biodiesel
Il biodiesel è per lo più ottenuto da materie prime rinnovabili come oli vegetali o grassi animali. Esso è prodotto attraverso una reazione di transesterificazione, una reazione chimica catalizzata che coinvolge oli e alcol per dare esteri alchilici di acidi grassi (biodiesel) e 1,2,3- propantriolo (glicerolo).
La reazione coinvolge trigliceridi costituiti da tre lunghe catene di acidi grassi che reagiscono con il metanolo per dare come prodotto esteri metilici di acidi grassi (FAME) e come co-prodotto glicerolo. Gli oli vegetali sono esteri dell’1,2,3-propantriolo contenenti una lunga catena di acidi grassi costituita da 10-22 atomi di carbonio; essi sono riscaldati in presenza di un alcol, in genere il metanolo, in una soluzione alcalina:
I prodotti della reazione, oltre al glicerolo, sono un insieme di esteri metilici usati quali combustibili.