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Biocarburanti e il petrolio

Data: 20 ott 2011


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I prodotti dell'agricoltura sfruttano il petrolio, il gas e il carbone per essere cresciuti. In altri termini le colture non sono carbon free. Gli idrocarburi sono largamente usati in agricoltura per fare il cibo e per fare i biocarburanti.

Se per fare il cibo è giustificato l'uso del petrolio, per fare i biocarburanti lo è meno. In particolare ci si aspetta che il bioetanolo, il biodiesel e il biogas non richiedano troppi idrocarburi per essere prodotti. C'è chi si è occupato di fare il conteggio e i risultati non sono buoni per i biocarburanti.

Vediamo di capire come mai il petrolio entra ad esempio nella produzione di mais molto usato sia per il bioetanolo che per il biogas.

Prima di tutto in agricoltura ci vogliono delle macchine che sono costruite usando le energie fossili, per una auto a benzina si dice che quando è nuova dal concessionario abbia già consumato tanta benzina quanta ne consumerà durante tutta la sua vita. Prendiamo un trattore che può consumare dai 7 ai 14 litri all'ora di gasolio a seconda del numero di cavalli e dal tipo di lavoro che fa, a questo gasolio va aggiunto quello che deriva dall'usura della macchina e che è servita a costruirlo.

Per fare un esempio più semplice prendiamo una ascia. Per farla bisogna fondere del ferro (tramite del carbone), bisogna estrarre il minerale che contiene il ferro dalle miniere (tramite macchine che consumano energia), bisogna trasportare i materiali (tramite mezzi di trasporto che consumano gasolio).

È evidente che l'ascia da nuova ha consumato un bel po' di energia per essere prodotta. L'ascia poi è uno strumento come lo sono le macchine che hanno prodotto l'ascia (le fonderie, i treni e i camion, le macchine della miniera, ecc, ecc), quindi ogni strumento, ogni macchina e ogni struttura ha consumato petrolio per essere costruita. Durante la sua vita l'ascia "rilascerà" l'energia servita per costruirla e la distribuirà a tutte le macchine che costruirà, per esempio un carro di legno: ogni macchina costruita dall'ascia sarà "responsabile" di una fettina di energia servita per costruire l'ascia.

Ecco che l'usura delle macchine che hanno costruito il trattore è traducibile in energia, ovvero petrolio, bruciata per costruire il trattore.

Se valesse anche per il trattore che da nuovo sono già stati bruciati tanti idrocarburi quanti ne brucerà durante tutta la sua vita, allora il consumo reale di gasolio passa, ad esempio, da 10 litri all'ora ai 20 litri all'ora. Questo ragionamento vale per tutti i prodotti che escono da una industria, da una miniera o da un giacimento.

Vale anche per il petrolio che viene estratto dai giacimenti petroliferi, viene trasportato e raffinato dall'industria petrolifera. Per i prodotti energetici si può considerare l'energia per produrli e l'energia dei prodotti stessi: se si dividono queste due energie si ha l'ERoEI. L'ERoEI del petrolio è inferiore a 20, per il gasolio la cifra è ancora più bassa in quanto vi è un consumo energetico nell'operazione di raffinazione.

Se l'ERoEI del gasolio fosse pari a 10 significa che per produrne un litro da usare nel nostro trattore, si è già bruciato 0.1 litri di gasolio (la decima parte di un litro). Quindi in realtà il consumo di gasolio del trattore non è di 10 litri all'ora ma di 10+1 litri, cioè 11 litri di gasolio all'ora.

Non si faranno calcoli rigorosi in questo testo ma si daranno i concetti. Il trattore serve per fare vari lavori nel campo in cui sarà coltivato il mais. Per esempio serve per arare il campo, serve per la fresatura del terreno, serve per la semina, serve per concimare, per i trattamenti antiparassitari e diserbanti. Poi c'è necessità di irrigare il campo di mais alcune volte e si fa con una pompa collegata al motore del trattore.

In aggiunta ci sono i costi energetici (cioè un certo quantitativo di idrocarburi) per fare il concime, per fare gli antiparassitari e per fare i diserbanti. In fine vi è la trebbiatura con i soliti costi di gasolio connessi al consumo di carburante della trebbia e alla sua costruzione.

Per i concimi chimici il costo energetico di produzione di una tonnellata di fertilizzante azotato è pari a due tonnellate di petrolio.

Non si hanno i dati esatti sui pesticidi, sull'irrigazione e sull'uso di macchine agricole e quindi si prenderà in considerazione un dato medio in USA.  Si prenderà a riferimento il costo energetico di mezza tonnellata di fertilizzante inorganico cioè 1 tonnellata di petrolio. Inoltre si farà l'approssimazione di eguagliare il costo energetico dei fertilizzanti azotati con quelli inorganici.

Per le macchine agricole il rapporto è di 1 a 0.61 avendo come riferimento i fertilizzanti, quindi per ogni tonnellata di energia spesa per produrre i fertilizzanti, si consumano 610 kg di energia per i macchinari agricoli.

Analogamente per l'irrigazione il rapporto è di 1 a 0.42, prendendo sempre a riferimento i fertilizzanti. Quindi sono 420 kg di petrolio per ogni ton di petrolio dovuta alla fertilizzazione.

Per la produzione di pesticidi il rapporto è di 1 a 0.16.

Il mais ha un bisogno di concimi inorganici di circa 450 kg per ettaro (che approssimo a mezza tonnellata). Il consumo energetico per produrre il fertilizzante è quindi di 1 ton di petrolio a cui aggiungere gli altri consumi energetici per ettaro: macchine agricole (610 kg di petrolio), irrigazione (420 kg di petrolio), pesticidi (160 kg di petrolio).

In totale un ettaro di mais è prodotto usando 2.2 tonnellate di petrolio o anche (1 t di petrolio genera 3.09 t di CO2) ogni ettaro di mais emette 6.8 tonnellate di CO2 da fonte fossile.

Interessante è notare che in pianura padana la produzione di mais è circa di 13.2 ton/ha, la media nazionale è invece di 9.5 ton/ha. Ogni chilogrammo di mais prodotto ha bruciato un quarto di chilogrammo di petrolio. Per questo si dice che noi "mangiamo petrolio".

La domanda da porsi ora è quanto biogas si produce con un ettaro di mais?

Circa 6500 metri cubi di biogas che ha una energia di circa 10 kWh per m3. Visto che 12 kWh è l'energia di 1 kg di petrolio, si ha che un ettaro di mais produce tanto biogas quanto è l'energia di 5.4 tonnellate di petrolio.

Ora si può fare un confronto diretto tra il biogas e il consumo di petrolio per produrlo.

Non si ha il dato sul costo energetico per fare l'impianto per la produzione di biogas e non posso fare altro che trascurare questo fattore. Si noti che l'impianto che produce energia elettrica da biogas (da 1 MW) costa diversi milioni di euro. Trascuro anche le spese di trasporto del mais all'impianto.

Ogni ettaro di mais produce 6500 m3 di biogas che "valgono" quanto 5.4 ton di petrolio e sono state "bruciate" 2.2 ton di petrolio per produrre tale biogas.

I vegetali vengono spesso definiti carbon free per il fatto che la CO2 che le piante assorbono durante la loro vita è pari alla CO2 che viene rilasciata quando la pianta viene bruciata. Cioè si dice spesso che non viene bruciato petrolio o gas o carbone e si usa il termine carbon free.

Alla domanda se sono carbon free il biogas ma anche per estensione il bioetanolo che si ricava dalla granella del mais e pure il mais usato per riscaldarsi, bisogna rispondere NO.

Diversi autori di studi scientifici indicano che ogni 5.4 ton di petrolio equivalente al biogas prodotto da un ettaro di mais, si bruciano un po' meno di 5.4 ton di petrolio (o altri idrocarburi di origine fossile).

L'ERoEI è di 1.3 per la granella di mais trasformata in bioetanolo: il rapporto è quindi di 1.3 di etanolo contro 1 di petrolio bruciato, per il biogas probabilmente dovrebbe andare meglio considerando che si sfrutta tutta la pianta e non solo la granella.

Per avere i veri benefici del fatto che la CO2 che le piante assorbono durante la loro vita è pari alla CO2 che viene rilasciata quando la pianta viene bruciata, bisogna andare nel boschetto vicino a casa (non andarci in auto ma a piedi), raccogliere la legna caduta per terra (non usare motoseghe o asce), caricarsi la legna in spalla e portarsela nella legnaia a casa. Anche in questo abbiano trascurato il dispendio energetico dell'essere umano che si nutre di alimenti prodotti con il petrolio.

Un'altra nota interessante che riguarda questo argomento è quanta energia (cibo in termini di calorie) è prodotta dall'agricoltura del medioevo rispetto all'energia impiegata (fatica in termini di calorie spese dagli uomini e dagli animali da lavoro): ogni caloria spesa in termini di fatica portava nelle migliori annate 5 calorie in termini di cibo ottenuto (ERoEI pari a 5).

Per confronto il bioetanolo da granella di mais (e in generale i biocarburanti da mais) porta solo 1.3 calorie per ogni caloria di petrolio bruciato. È evidente come nel medioevo riuscissero a fare fruttare la terra molto meglio dei nostri contadini quando producono biocarburanti. Noi, gente moderna, ci salviamo solo fino a quando è disponibile petrolio in grande quantità da immettere nel circuito agricolo che produce biocarburanti.

In fine non tutti sanno che le nostre fonti energetiche debbano avere almeno un ERoEI pari a 5 (quello dell'agricoltura antica nelle migliori annate) per sostenere un mondo industrializzato e moderno. Se la media delle nostre fonti energetiche scende sotto questo limite la nostra società ritornerà all'agricoltura tradizionale e il mondo moderno non sarà sostenibile.

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Data: 20 ott 2011
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argomento: Energia rinnovabile, articoli: Celle polimeriche (energia fotovoltaica), Energia Eolica, Biodiesel, Fotovoltaico a film sottile (silicio amorfo), Bioetanolo, Kite Wind Generator (eolico d'alta quota), Desertec

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