Bioenergie: quanto potranno veramente contribuire?

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Un rapporto della tedesca Accademia Nazionale Leopoldina delle Scienze spiega quanta energia potremo estrarre dalle piante. Le conclusioni portano a ridimensionare su scala globale il loro contributo a causa di un basso ritorno energetico sull'investimento energetico (Eroi), le emissioni di gas serra per la coltivazione e la sottrazione di nutrienti dal suolo.

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Quanto potranno veramente contribuire le bioenergie nel sistema energetico globale futuro? Prova a rispondere il rapporto “Bioenergy, chanche and limits” (pdf), pubblicato dalla tedesca Accademia Nazionale Leopoldina delle Scienze, e le sue risposte non sono molto incoraggianti.

Il primo punto che affronta il rapporto è quanta energia potremo mai estrarre dalle piante terrestri. In teoria il carbonio che riescono a fissare dall’aria ogni anno (NPP, produzione netta primaria), è enorme: circa 65 miliardi di tonnellate fra piante e suolo, l’equivalente in termini energetici di 85.700 TWh, contro i 18.000 TWh di energia primaria consumata dall’umanità.

Ma non tutta la NPP può essere sequestrata dall’umanità: una parte serve al mondo naturale, una parte si accumula in luoghi irraggiungibili, una parte finisce nel sottosuolo come radici e humus. In totale, si stima, la NPP che potremmo raccogliere in modo sostenibile è pari a circa 23.200 TWh. Visto che è un po’ di più di quanto consumiamo ogni anno, siamo a posto? Purtroppo no. Il punto è che noi già peschiamo a piene mani dalla NPP: ogni anno preleviamo come alimenti, materie prime e bioenergia l’equivalente di 8.000 TWh, ed entro 40 anni, per l’aumento di popolazione e di reddito dei paesi emergenti, ci si aspetta che questo prelievo raddoppi.

Quindi al 2050 restano teoricamente a nostra disposizione 7.000 TWh di carbonio vegetale. Ma è realistico aspettarci che riusciremo a usare, senza produrre danni ambientali e climatici, tutta questa energia? Secondo il rapporto della Accademia Leopoldina, sarà dura, a causa di Eroi, emissione di gas serra e sottrazione di nutrienti dal suolo.
L’Eroi indica quanti kWh si ottengono per ogni kWh investito nella costruzione e funzionamento della fonte. È in pratica il ritorno energetico sull’investimento energetico, noto come EROEI o EROI (acronimo di Energy Returned On Energy Invested o Energy Return On Investment). L’Eroi delle bioenergie è in genere basso, anche se molto vario dipendendo da carburanti per trasporti e lavorazione del terreno, estrazione di fosforo e potassio da cave, combustibili per i processi di trasformazione, produzione fertilizzanti azotati e pesticidi, ecc. Se l’Eroi dell’idroelettrico è 100 e quello dell’eolico intorno a 20, è di circa 10 per legna da ardere e biodiesel da olio di palma, 8 per l’etanolo da canna da zucchero, da 3,5 a 7 per l’etanolo da cellulosa, 5 per il biogas da mais (ma solo se si usa anche il calore, altrimenti si crolla a 1,4 per la sola elettricità), 2 per il biodiesel da colza e intorno a 1 per l’etanolo da mais.

Questo abbassa l’energia netta: se l’Eroi medio delle bioenergie fosse, per dire, 5, vorrebbe dire che i 7000 TWh disponibili, si ridurrebbero a 5600 TWh, perché il resto andrebbe consumato nelle varie fasi produttive.
A tenere basso il loro Eroi medio è anche il fatto che sono prodotte in gran parte nei paesi temperati, dove la produttività agricola è molto più bassa che ai tropici. D’altra parte aumentare la produzione di bioenergie nei paesi tropicali comporterebbe la distruzione delle foreste e di altri ambienti oggi lasciati alle specie selvatiche.

Si potrebbe usare più legno da foreste visto il suo buon Eroi (ma solo se prodotto nel raggio di poche decine di chilometri, l’importazione fa crollare l’efficienza). Ma purtroppo, a differenza dei campi coltivati dove quasi il 100% della NPP è usata dall’uomo, le foreste possono tollerare solo un prelievo annuo del 10-12% della loro NPP. Il loro contributo, quindi, è modesto: in Germania, per esempio, se si usasse tutto il legno prodotto localmente solo per scopi energetici, e già sono al limite della sostenibilità, si coprirebbe appena il 4% dei kWh consumati nel paese.

Il secondo fattore limitante è l’emissione di gas serra dalla coltivazione. Non solo per l’uso di combustibili fossili, ma la lavorazione e fertilizzazione del terreno producono CO2, metano e ossido di azoto. In Europa si calcola che l’agricoltura emetta una quantità di gas serra pari al 41% della CO2 fissata nelle piante raccolte. In certe aree tropicali torbose, l’agricoltura per bioenergie finisce per emettere più gas serra di quanta CO2 faccia risparmiare. Solo il legno da foreste, se ben gestite, ha un effetto positivo sul clima, sequestrando nel terreno il 7% dei gas serra assorbiti dall’albero tagliato.

Il terzo fattore limitante è la degradazione del suolo. L’agricoltura deve reintegrare nel terreno il fosforo, azoto, potassio e materia organica sottratti dalla pianta raccolta. Il fosforo ha però riserve limitate, il che pone problemi di sostenibilità a tutta l’agricoltura industriale, qualunque sia il suo prodotto. In teoria alcune forme di bioenergia, come il biogas o la produzione di etanolo di seconda generazione (che usano anche paglia o altri scarti agricoli), hanno il vantaggio di recuperare e riportare nel terreno fosforo, azoto, potassio, ma purtroppo «mineralizzano» buona parte della materia organica utilizzata, rischiando di rendere il terreno meno fertile e più soggetto ad erosione. Già adesso i suoli coltivati intensamente si stima perdano il 2,6% di materia organica ogni anno e l’erosione colpisce, in gradi diversi, la maggioranza di essi.

Le conclusioni dell’accademia Leopoldina sono che a questi limiti fondamentali non ci sono molte scappatoie tecnologiche. Potremmo, per esempio, realizzare superpiante OGM destinate alla produzione di energia, ma anche queste saranno sempre limitate dalla disponibilità di luce, acqua, nutrienti e suolo fertile, da condividere con la produzione di alimenti ed ecosistemi naturali.
Parziale eccezione potrebbero essere le coltivazioni di alghe, che non richiedono terreno agricolo e usano acqua di mare, ma al momento le tecnologie per sfruttarle sono su piccola scala, costose e con Eroi molto bassi.

I ricercatori tedeschi non si spingono a stimare di quanto si potrà aumentare globalmente in modo sostenibile la produzione di bioenergie, ma indicano per il caso europeo, dove si usa oggi già la metà della NPP, un modesto +4%. Per questo invitano a sfruttare l’energia del Sole con efficienze molto più alte dell’1% della fotosintesi, usando eolico, solare o idroelettrico, limitando l’uso delle bioenergie a quelle poche nicchie dove combustibili liquidi e gassosi resteranno indispensabili anche in futuro, come, per esempio, i trasporti aerei, navali e stradali pesanti.

Una conclusione che contrasta con altri rapporti come lo “Special Report 2012 on Renewable Energy” dell’IPCC, che stima una produzione da bioenergie nel 2050 fra 3.500 e 18.000 TWh (oggi siamo a 1.700 TWh), da aggiungere ai circa 13.000 TWh (come contenuto in carbonio) di alimenti e materie prime che ci serviranno nel 2050. Per i ricercatori della Leopoldina, un simile sfruttamento delle piante si tradurrebbe in un accaparramento di produttività biologica planetaria così gigantesco da far temere conseguenze ecologiche e climatiche imprevedibili.

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