INTRODUZIONE
Questo lavoro di tesi si inserisce all’interno di un progetto dell’Università di Pisa finalizzato allo studio delle potenzialità energetiche e delle prospettive future delle diverse metodologie di impiego delle biomasse, con particolare attenzione verso le tecnologie volte alla produzione di biocombustibili nel panorama toscano.
Dopo aver introdotto in breve lo scenario energetico mondiale e le relative
problematiche, il lavoro di tesi descriverà in maniera generale i diversi tipi di
biocombustibili e i metodi di conversione di più largo impiego. Verrà successivamente
analizzata più dettagliatamente la depolimerizzazione catalitica, oggetto principale della
ricerca bibliografica svolta, così da poterla confrontare con altri processi per la
conversione di biomassa in biodiesel. Inoltre sarà realizzata una valutazione, sia
economica che ambientale, di un impianto che impiegando questa tecnologia, operi a
livello locale sfruttando gli scarti agricoli. Infine saranno descritte le fasi di
dimensionamento e disegno eseguite per la progettazione di un reattore pilota destinato
allo studio del processo.
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SCENARIO ATTUALE
Nel corso della storia l’uomo si è trovato di fronte a svariate situazioni che richiedevano di conciliare tra loro posizioni molto lontane, a volte contrapposte. Questo ha portato sia a conflitti tra popoli, che a soluzioni di compromesso tra differenti esigenze.
Anche oggi siamo di fronte ad uno scenario mondiale che presenta numerose questioni che richiedono una soluzione quanto mai rapida; una di esse è il problema dello sviluppo sostenibile. Con questo termine si intende un compromesso tra la naturale ricerca di un miglioramento delle condizioni di vita preservando però il pianeta che si presenterà alle generazioni future.
Questo tema è tornato di attualità nell’ultimo ventennio, poiché c’è stata una presa di coscienza da parte dei paesi più avanzati di problematiche fino ad allora di importanza marginale: la questione energetica e quella ambientale.
IL PROBLEMA ENERGETICO
La questione energetica appare essere una problematica di grande rilevanza a livello mondiale. La maggior parte dell’energia utilizzata dall’uomo, che sia essa elettrica o per autotrazione, deriva da fonti fossili la cui disponibilità non è infinita. Numerose e differenti previsioni stimano le rimanenze di petrolio, gas naturale e carbone nei giacimenti, basandosi su diversi scenari di produzione e consumo più o meno favorevoli.
IL PICCO DELLA PRODUZIONE
Il geologo statunitense King Hubbert sviluppò una teoria nel 1956 che legava la
produzione di greggio alla scoperta di nuovi giacimenti. Secondo tale teoria il tempo che
intercorre tra i due picchi era prevedibile. Poiché negli Stati Uniti il picco di nuove
scoperte si verificò intorno al 1930, predisse il picco di produzione nei primi anni ’70. Tale
previsione si rivelò esatta
[1]. Quindi risulta non più immaginabile un aumento continuo
della produzione di petrolio. Analoghe considerazioni possono essere fatte anche per le
altre fonti fossili quale carbone e gas naturale.
3 L’AUMENTO DEI CONSUMI
Lo sviluppo economico paesi emergenti comporta un aumento mondiale della domanda di petrolio; in particolare Cina, India e Brasile vedono una notevole crescita nei consumi di greggio, che ha contribuito all’aumento del divario tra prodotto e consumo. Il superamento dell’offerta da parte della domanda (già cominciato nei primi anni ’80) ha subito una grossa spinta negli ultimi 5 anni
[2]. Si prospetta quindi uno scenario di consumi in crescita continua data la naturale ricerca di sviluppo dei paesi africani asiatici e sudamericani.
Figura I.1 – Andamento di consumi e produzione del petrolio a livello mondiale
[2]LA PROBLEMATICA AMBIENTALE
Un ulteriore aspetto che ha assunto negli ultimi anni un’elevata importanza è l’inquinamento ambientale, fenomeno che da marginale sta assumendo una posizione sempre più di rilievo.
L’EFFETTO SERRA
La vita sulla Terra è resa possibile dalla presenza dell’atmosfera, la quale permette tra le
altre cose di mantenere la temperatura terrestre costante imprigionando e riflettendo
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differenti quote della radiazione solare. A causa dell’aumento di CO
2prodotta dall’uomo (che comunque corrisponde all’1% della quota emessa) si è verificato quello che prende il nome di effetto serra. L’anidride carbonica permette il passaggio della radiazione proveniente dal sole, mentre è invece capace di schermare la quota che viene riemessa dalla crosta terrestre poiché possiede una lunghezza d’onda differente. Questo porta quindi ad un aumento della quota di radiazione imprigionata, con un conseguente innalzamento della temperatura della Terra.
Figura I.2 – Rappresentazione schematica dell’effetto serra
[3]IL PROTOCOLLO DI KYOTO
Per far fronte a questo processo, nel dicembre del 1997 è stato sottoscritto il protocollo
di Kyoto, con cui i paesi industrializzati si impegnavano per il periodo 2008-2012 a ridurre
l’emissione di gas serra del 5% rispetto ai livelli del 1990. Affinché il trattato entrasse in
vigore era necessario che non meno di 55 paesi firmatari lo ratificassero e che le nazioni
che lo avessero ratificato producessero complessivamente almeno il 55% delle emissioni
inquinanti
[4]. Questa condizione è stata raggiunta solamente nel 2004 con la ratifica della
Russia.
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LO SVILUPPO SOSTENIBILE
Viste queste problematiche si sta facendo largo il concetto di sviluppo sostenibile, ovverosia la ricerca di un progresso rispettoso dell’ambiente. In tale ambito è molto importante la ricerca di fonti energetiche alternative che permettano di ridurre la dipendenza dalle fonti fossili.
LE ENERGIE RINNOVABILI
Con l’espressione fonti di energia rinnovabili si intendono tutte le fonti di energia non fossili: solare, eolica, idraulica, geotermica, del moto ondoso, maremotrice (maree e correnti) e le biomasse
[5]. Una caratteristica comune di questi tipi di sorgenti, eccetto l’energia geotermica, è l’essere “CO
2-free”, vale a dire non contribuire ad un aumento dell’anidride carbonica emessa in atmosfera. Ciò può apparire non vero nel caso delle biomasse, poiché il loro utilizzo per mezzo di combustione genera biossido di carbonio.
Tuttavia questa produzione fornisce un contributo nullo poiché la biomassa stessa,
durante la sua vita aveva “imprigionato” l’anidride carbonica per mezzo della fotosintesi
clorofilliana.
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BIBLIOGRAFIA
[1]
M.K. Hubbert, “Nuclear Energy and the Fossil Fuels”, American Petroleum Institute, 1956
[2]
Giancarlo Fiorito,
“Petrolio: picco dei prezzi o delle quantità?”, luglio 2008
[3]
ARSIA Agenzia Regionale per lo Sviluppo e l’Innovazione del settore Agricolo-forestale,
“Le colture dedicate ad uso energetico: il progetto Bioenergy Farm”, Quaderno ARSIA 6/2004
[4]
ONU Organizzazione delle Nazioni Unite,“Il Protocollo di Kyoto della Convenzione sui Cambiamenti Climatici” http://www.minambiente.it
[5]
