I moderni biocarburanti sono stati propagandati come un'alternativa più ecologica alla benzina e al diesel sin dai primi anni del 1900. Sembra una buona idea sulla carta, e funzionano, ma il loro utilizzo e la loro produzione non sono privi di problemi.

La prima generazione di biocarburanti – principalmente etanolo ottenuto da colture vegetali – e la seconda generazione, derivato da flussi di rifiuti vegetali e animali, entrambi avevano ambientalisti e altri preoccupati per la competizione per la terra e i nutrienti tra la produzione di biocarburanti e la produzione di cibo.

Era con molta speranza, e clamore, che è stata avviata la produzione della terza generazione di biocarburanti. A differenza dei loro predecessori, questi biocarburanti sono derivati ​​da alghe, e quindi in teoria il dilemma cibo vs carburante dei biocarburanti derivati ​​dalle colture sarebbe risolto.

L'olio combustibile fossile e il gas hanno avuto origine in larga misura da antiche alghe, quindi il concetto qui è quello di replicare l'essenza della creazione di combustibili fossili, anche se accelerato e ottimizzato con la moderna ingegneria chimica. È stato affermato che l'utilizzo delle alghe sarebbe molto più efficiente rispetto alla creazione di biocarburanti da piante terrestri e che la tecnologia farebbe uso di terreni di scarsa qualità non in grado di coltivare altre colture.

Milioni di dollari, euro e altre valute sono state spese nel tentativo di far funzionare la meraviglia delle alghe. Gran parte del denaro è stato destinato al perfezionamento del processo ingegneristico, accendendo elettricamente la coltura – che cresce in sospensione liquida – raccogliendola e drenandola. La soluzione per l'ottimizzazione è stata vista come principalmente tecnologica non biologica, sebbene anche la selezione delle specie e le condizioni di crescita fossero riconosciute come fattori importanti.

squib umido

Però, si scopre che l'hype è stato mal riposto. La nostra ricerca ha scoperto che la produzione di biocarburanti algali non è né commercialmente né ambientalmente sostenibile. I livelli di produzione ottenibili sono una frazione di quelli dichiarati. La quantità di biocarburante prodotto da colture prolungate di alghe in sistemi pilota non è in realtà troppo dissimile da quelle delle piante terrestri:circa 5, 000 a 10, 000 litri per ettaro all'anno.

Infatti, il tasso di produzione delle alghe che crescono nei vasti stagni richiesto per una produzione veramente massiccia è, per una determinata area di terreno, simile a quello visto nelle aree più produttive dell'oceano. Si tratta di circa 4 g di carbonio dalla CO₂ fissata nella biomassa per metro quadrato ogni giorno.

Allora, qual'è il problema? Perché i biocarburanti algali non sono buoni come si sperava? Abbastanza semplice, è biologia.

Il sogno è stato infranto non da carenze in ingegneria, ma dall'inefficienza della biochimica. Le simulazioni della produzione di biocarburanti microalgali mostrano che per avvicinarsi al 10% dei carburanti per i trasporti dell'UE che dovrebbero essere forniti da biocarburanti, sarebbero necessari stagni tre volte l'area del Belgio. E per le alghe in questi stagni per produrre biocarburante, richiederebbe fertilizzanti equivalenti al 50% dell'attuale fabbisogno annuale totale di piante coltivate nell'UE. Ironia della sorte, tali stagni dovrebbero anche essere situati vicino all'industria pesante che produce CO₂ per fornire il livello richiesto dalle microalghe per la fotosintesi.

Problemi di scala

Il problema con i biocarburanti di terza generazione è sempre stato quello di aumentare i tassi di produzione misurati in piccole boccette di coltura fino a raggiungere una dimensione di migliaia di metri cubi. Nelle culture maggiori, la densità della biomassa delle alghe, necessaria per rendere economici i processi di coltura e raccolta, vanifica i tassi di crescita desiderati perché gli organismi schermano la luce l'uno dall'altro. Ciò significa che non ottengono la luce solare necessaria per la fotosintesi e produrre i composti ricchi di carbonio necessari per rendere il biocarburante abbastanza veloce.

Ci sono stati anche fraintendimenti su come le alghe reagiscono al loro ambiente. È importante sottolineare che quei composti vitali ricchi di carbonio si accumulano davvero solo nelle cellule che sono limitate in azoto e quindi crescono lentamente. Le prime stime sulla produzione ipotizzavano un alto contenuto di carbonio nelle cellule a crescita rapida, ma non è stato così.

Non potremmo modificare geneticamente una soluzione alla intrinseca inefficienza biologica? Forse, ma dovremmo davvero manomettere fattori così fondamentali per la vita sulla Terra e rischiare di generare specie algali dannose inarrestabili che potrebbero distruggere la pesca e danneggiare le forniture di acqua potabile? Anche se creassimo le alghe perfette per la produzione di biocarburanti, la necessità di tutto quel fertilizzante e CO₂ rimarrebbe.

Alla fine il pubblico ha pagato per questa visione fallita, ma il suo denaro non è stato sprecato. Se c'è una cosa di cui gli esseri umani hanno bisogno più del carburante è il cibo - e questo lavoro può aiutarci a capire come coltivare meglio le microalghe per sostenere l'allevamento di pesci e crostacei, e produrre integratori alimentari, come Omega-3. La produzione di massa di microalghe potrebbe anche creare alimenti contenenti acidi grassi omega per i pesci d'allevamento, Per esempio, il che significa che non avremmo più bisogno di pescare nei fiumi e negli oceani per fare loro la farina di pesce.

Il futuro della coltivazione di massa di microalghe è ancora letteralmente e metaforicamente verde, semplicemente non si limita alla produzione di biocarburanti.

Questo articolo è stato originariamente pubblicato su The Conversation. Leggi l'articolo originale.