Biodiesel: cos'è e come funziona

Sulla strada verso l'abbattimento delle emissioni di carbonio, l'Unione Europea ha decretato che dal 2035 non si potranno più vendere auto a benzina e diesel, ma con alcune eccezioni.

Ecco perché in questo periodo si sente parlare sempre più di biodiesel: ma cos'è e come funziona questo biocarburante, da cosa viene prodotto e qual è il suo prezzo? 

Perché se il petrolio è ormai visto come uno dei maggiori responsabili del cambiamento climatico, alcuni Governi (e i produttori di auto) stanno anche cercando un'alternativa alle auto elettriche che consenta comunque di contenere la produzione di CO2.

Andiamo quindi a scoprire tutto quello che c'è da sapere sul cosiddetto "diesel vegetale", e se possa far risorgere i motori a scoppio. Ma prima di tuffarci in questo appassionante argomento che plasmerà il settore della mobilità da qui ai prossimi anni, vi ricordiamo di dare un'occhiata anche al nostro approfondimento su cos'è l'Euro 7.

Prima di partire a spiegare cosa sia il biodiesel, è giusto fare una doverosa premessa: l'impatto dell'uomo sul pianeta è innegabile, così come è innegabile che la terra non è piatta.

E poco importa che a questa era geologica sia stato dato il nome di Antropocene, gli effetti del cambiamento climatico sono sotto gli occhi di tutti, e i Governi di tutto il mondo stanno cercando soluzioni che permettano di tagliare la causa principale di questo fenomeno, la produzione di CO2. 

Per questo siamo in quella che viene definita una vera e propria rivoluzione per quanto riguarda i trasporti, che stanno abbandonando i motori a combustione per abbracciare i motori elettrici. Questo è quanto ha decretato l'Unione Europea, che dal 2035 vieterà la vendita di auto a benzina e diesel. 

Ma è la strada giusta da percorrere? Ovvio che le auto elettriche in sé non producano CO2, ma il problema è molto più complicato.

Se si considera l'intero ciclo di vita e produttivo, recenti studi hanno rilevato come le auto elettriche producano sì meno CO2, ma solo dai 90.000 km in poi. A causa, indovinate un po', della produzione di batterie, che è molto energivora.

E questo senza considerare altre fonti di inquinamento a regime, come le polveri sottili date da pastiglie dei freni e logoramento degli pneumatici a causa della maggiore massa delle auto elettriche (sì, le batterie pesano tanto). 

Se poi a questo aggiungiamo che le auto elettriche sono meno redditizie per i produttori (che a differenza di Tesla hanno iniziato a investire solo negli ultimi anni) comprendiamo come il fronte no-elettrico sia piuttosto ampio (per il momento lasciamo stare la questione dei costi delle vetture e della distribuzione delle colonnine, che per diversi motivi sono collegati ai problemi sopra esposti, alla velocità di ricarica e allo smaltimento delle batterie scariche). 

Ecco perché diversi Governi, spalleggiati dai produttori di auto, hanno proposto alternative all'Unione Europea: gli e-fuel e i biocarburanti. I due prodotti sono molto diversi, e anche se in questo articolo parleremo solo del biodiesel (un biocarburante), è giusto farvi un cenno perché a marzo 2023 la Commissione Europea ha raggiunto un compromesso con la Germania per la produzione di e-fuel, accordo dal quale è stata tagliata fuori l'Italia, che invece promuove i biocarburanti. 

Entrambi sono combustibili che promettono di non aumentare le emissioni di CO2 (attenzione, non eliminare, perché c'è sempre combustione) e di funzionare quindi sempre con i motori termici.

In sostanza, gli e-fuel sono combustibili sintetici che non contengono alcun prodotto derivato da fonti fossili come il petrolio, ma vengono prodotti combinando chimicamente idrogeno e anidride carbonica. Il problema è che per produrre idrogeno serve molta acqua e molta elettricità (è prodotto dall'elettrolisi dell'acqua), e per questo perché sia "pulito" deve usare energia proveniente da fonti rinnovabili (o che comunque non producano CO2).

L'acqua invece proverrebbe da impianti di desalinizzazione dell'acqua marina, e la CO2 dall'atmosfera, che servirebbero da "carburanti" per la reazione di Fischer–Tropsch che produrrebbe il gasolio sintetico, il che porterebbe, una volta che i motori dovessero bruciarlo, a un bilancio zero di CO2. 

I biocarburanti (o biocombustibili), invece, vengono prodotti dalle biomasse, che possono essere rappresentati dagli scarti organici delle attività urbane, dell'industria alimentare, delle attività agricole e altro. In questo caso, la produzione di CO2 riverserebbe in atmosfera l'anidride carbonica già sequestrata (ma molto meno del petrolio, come vedremo).

Il biodiesel è tipo particolare di biocarburante biodegradabile prodotto a partire da oli vegetali o grassi animali: andiamo a vedere la composizione, come si produce e quanto costa.

Qual è la composizione del biodiesel

Il biodiesel è quindi un biocombustibile, ma da cosa è composto? Questo carburante vegetale è in genere ottenuto da fonti rinnovabili come oli vegetali vergini, come olio di colza o di soia (i più comuni, ma si stanno studiando anche le caratteristiche di canapa, senape, olio di palma e alghe), olio vegetale di scarto e grassi animali.

Oltre ai componenti, i vari tipi di biodiesel si distinguono anche per la percentuale all'interno di una miscela insieme al diesel tradizionale (proveniente dal petrolio), e che viene indicato tramite un sistema noto come fattore "BD" (se vedete "B" si riferisce al sistema americano, ma è la stessa cosa). 

Se il carburante è composto al 100% da biodiesel, è indicato come BD100, se invece è composto dal 20% di biodiesel e dall'80% di diesel è etichettato come BD20, e così via con altri carburanti indicati come BD10, BD7, BD5 e BD2.

In teoria non ci dovrebbero essere problemi nell'utilizzo di biodiesel puro con i motori attuali, ma bisogna tenere presente che il biodiesel ha un maggiore potere solvente rispetto al diesel normale, il che implica una maggiore degradazione di giunti e tubi in gomma, ma dal 1992 in poi in teoria sono stati utilizzati materiali che dovrebbero resistere senza problemi. Anzi, il maggiore potere solvente del biodiesel aiuta a mantenere pulito il motore. 

Proprio per questo se si dovesse utilizzare biodiesel puro, almeno al primo utilizzo si potrebbero pulire i depositi, e così intasando i filtri, gli iniettori e altre parti del sistema di alimentazione, ma questo con i biodiesel non puri non sarebbe un problema. 

Un altro problema, sempre per i biodiesel puri, è la temperatura di conservazione, più critica che con il diesel tradizionele. Se il biodiesel rimane in un serbatoio di stoccaggio caldo per troppo tempo, può far crescere la muffa, e se è conservato a una temperatura troppo fredda, diventerà più denso e potrebbe essere difficile da distribuire.

In generale, comunque, il biodiesel non è quasi mai utilizzato puro, ma sempre in una miscela con il diesel tradizionale. Le norme europee stabiliscono che il biodiesel venga utilizzato nelle auto in miscele fino al 7%. 

HVOlution di ENI è un diesel proveniente 100% da materie prime rinnovabili che è costituito da una miscela di paraffine stabili, privo di aromatici e poliaromatici, composti impattanti dal punto di vista ambientale e che rispetta la specifica europea EN15940 dei gasoli paraffinici da sintesi o hydrotreatment (XTL).

ENI afferma che grazie alla sua natura può essere miscelato al gasolio fossile in percentuali anche molto maggiori del 7% consentito dalla normativa Europea EN 590 per il biodiesel tradizionale (FAME). 

Da cosa viene prodotto il biodiesel

Come abbiamo anticipato poche righe sopra, il biodiesel è prodotto da oli vegetali, oli da cucina usati o grassi animali. Il combustibile è prodotto tramite un processo chiamato transesterificazione dei lipidi, che utilizzando il metanolo o l'etanolo per convertire l'olio base in un biodiesel grezzo, rimuovendo gli acidi grassi liberi e producendo glicerolo come coprodotto (che può essere utlilizzato nell'industria farmaceutica).

A questo punto il biodiesel grezzo deve essere raffinato per ottenere il carburante finale. 

A questo punto però potreste chiedervi quale sia l'efficienza del biodiesel, ed è qui che si giocano i materiali di partenza e i processi produttivi. 

Per esempio, potrebbe sembrare vantaggioso produrre il biodiesel da materiali di scarto come gli oli vegetali, e in effetti Eni ha brevettato una tecnologia chiamata Ecofining che trasforma materie prime di origine biologica in biocarburanti di alta qualità come l'HVO (Hydrotreated Vegetable Oil).

Il gigante degli idrocarburi ha già convertito due raffinerie convenzionali in bioraffinerie: a Venezia, primo esempio al mondo, e Gela, e hanno il vantaggio di non sottrarre terreno all'agricoltura, in quanto se si utilizza come materia prima la colza o la senape bisogna coltivarle, con sfruttamento conseguente di terreno e acqua.

Qui però i progetti si scontrano con la resa, con il fatto che è più vantaggioso usare gli oli di scarto per produrre sapone e soprattutto con le quantità. Negli Stati Uniti per esempio i ristoranti producono 13,6 milioni di litri di oli di scarto l'anno, mentre solo in Italia si consumano 39 miliardi di litri di gasolio o benzina.

Ecco perché uno dei progetti più interessanti riguarda l'utilizzo delle alghe unicellulari per la produzione di olio per i biodiesel, in quanto producono una maggiore quantità di olio per ettaro. Se dalla soia si ottengono 554-922 l/ettaro e dall'olio di palma 4752 l/ettaro, dalle alghe si possono ottenere secondo alcune stime fino a 36 tonnellate/ettaro.

Sarebbe possibile farsi il biodiesel a casa utilizzando gli oli di scarto? In teoria sì, ma bisogna tenere presente che utilizzare oli diversi dal gasolio come carburanti costituisce evasione fiscale, e che le case produttrici potrebbero contestare la garanzia, se dovessero rilevare un utilizzo di carburante diverso da quello prescritto.

Inoltre per la transesterificazione bisogna usare il metanolo, che è tossico, mentre per l'etanolo ci vuole una maggiore quantità di catalizzatore. C'è un altro problema: la contaminazione da acqua.

A differenza del diesel, il biodiesel si può miscelare un po' con acqua in quanto possono persistere quantità di mono e digliceridi dalla reazione di transesterificazione incompleta, e questo comporta un minore calore di combustione (con produzione di fumo e minore efficienza), corrosione dei componenti, microbi che possono danneggiare i filtri, formazione di ghiaccio e fori nei pistoni.

Qual è il prezzo del biodiesel

Ma qual è il prezzo del biodiesel? Come abbiamo anticipato in apertura, l'Italia è uno dei Paesi che scommette maggiormente nel biodiesel, e se ENI a inizio 2023 ha introdotto il suo biodiesel HVOlution (composto da HVO puro prodotto da materie prime di scarto e residui vegetali e da oli generati da colture non in competizione con la filiera alimentare) in 50 stazioni di rifornimento, in Veneto e poi Lombardia da fine dicembre sono apparsi i primi distributori 100% biodiesel.

Per quanto riguarda i prezzi, subiscono delle fluttuazioni, ma in genere per quanto riguarda ENI sono in linea con quelli di Diesel+, quindi nell'ordine dei 1,9 euro/litro. Il produttore però fino al 31 gennaio 2024 (era fino al 31 dicembre 2023 ma è stata prorogata) ha avviato una promozione che consente di acquistare nelle oltre 600 Enilive Station abilitate HVOlution a un prezzo di 10 centesimi inferiore rispetto al diesel tradizionale.

Il costo è quindi simile a quello del diesel, ma ha la stessa efficienza? Non proprio.

La densità di energia contenuta in un litro di biocombustibile è inferiore a quello del diesel e della benzina tradizionali, il che comporta che il rapporto distanza percorsa su consumi è piuttosto lontano dai 15-20 km/litro delle auto a gasolio. Il che implica costi superiori per gli automobilisti. 

Nondimeno, il Governo italiano ne sta favorendo la diffusione e nell'agosto 2023 ha approvato l'equiparazione del biodiesel HVO al gasolio anche a livello fiscale, rendendo possibile il rimborso delle accise con le stesse modalità.

A questo punto ci siamo fatti un'idea piuttosto precisa di cosa sia il biodiesel: vediamo ora come funziona, ovvero a cosa serve, quali sono i suoi vantaggi (principalmente relativi alla produzione di CO2) e gli eventuali svantaggi. 

Il biodiesel infatti non è solo pensato per il trasporto, ma può essere utilizzato in altri ambiti. Se infatti questo carburante può sostituire il diesel tradizionale per auto, camion e altri veicoli, riducendo le emissioni di gas serra, può servire anche per il riscaldamento, domestico e industriale, e per la generazione di energia elettrica.

Uno dei vantaggi del biodiesel riguarda ovviamente le emissioni, che vengono calcolate partendo da un carico negativo di emissioni in quanto come per il biometano viene considerato che i vegetali che compongono la materia prima di base nel corso della loro vita hanno assorbito una certa quantità di CO2. 

Anche il diesel rilascia in atmosfera il carbonio sequestrato dall'atmosfera, ma la differenza è che nel caso dei biodiesel viene rilasciato quello fissato dalla pianta durante la sua crescita, mentre nel caso del petrolio si tratta di carbonio intrappolato nella crosta terrestre da milioni di anni.

Secondo alcune stime, una miscela di biodiesel BD30 ha ridotto le emissioni di monossido di carbonio di circa l'83% e le emissioni di particolato di circa il 33%. Tuttavia, è stato riscontrato che le emissioni di NOx aumentano senza l'applicazione di un sistema EGR (che serve per riciclare una parte dei gas di scarico e farli re-entrare nel motore per ridurre le emissioni di ossidi di azoto), mentre con l'EGR una miscela B20 aveva emissioni ridotte anche in questo senso.

Altre stime riportano che una flotta alimentata a biodiesel HVO100 può raggiungere nel bilancio complessivo emissioni di CO2 inferiori anche del 90% rispetto a una a diesel tradizionale.

Altre stime ancora riportano che il biodiesel da olio di colza e di girasole produce emissioni di gas serra inferiori del 45% -65% rispetto al diesel, ma sono in corso ricerche per migliorare l'efficienza del processo produttivo, mentre il biodiesel prodotto dall'olio da cucina usato o da altri grassi di scarto potrebbe ridurre le emissioni di CO2 fino all'85%.

A partire dal 2017, i carburanti biodiesel miscelati (in particolare B5, B8 e B20) vengono regolarmente utilizzati in molti veicoli pesanti negli Stati Uniti, e la caratterizzazione delle emissioni di scarico ha mostrato riduzioni significative delle emissioni rispetto al diesel normale.

Un'altra caratteristica del biodiesel è la capacità di incendiarsi più facilmente quando iniettato nel motore grazie a un numero di cetano superiore, ma non è esplosivo, e soprattutto è biodegradabile e non tossico, oltre a ridurre di molto le emissioni tossiche quando bruciato.

Gli studi di tossicità non hanno dimostrato mortalità e pochi effetti tossici su ratti e conigli con un massimo di 5.000 mg/kg di biodiesel, mentre se il diesel non ha mostrato mortalità alla stessa concentrazione ha comportato perdita di pelo e alterazione del colore delle urine con concentrazioni >2000 mg/L nei conigli.

Inoltre nell'acqua il biodiesel si degrada più velocemente e la sua presenza aumenta la degradazione del diesel attraverso co-metabolismo. 

Ma quali sono i vantaggi del biodiesel? Il più importante, come dicevamo, è la riduzione delle emissioni, ma c'è anche da tenere presente la biodegradabilità e la ridotta tossicità. 

Inoltre provenendo da materie prime rinnovabili riduce la dipendenza dai combustibili fossili e favorisce la diversificazione delle fonti energetiche. Questo può avere un impatto anche sugli equilibri geopolitici, riducendo la dipendenza dai Paesi produttori di petrolio. 

Secondo alcune stime, il biodiesel potrebbe un giorno sostituire il 10% del diesel da petrolio che usiamo oggi.

Tra gli svantaggi del biodiesel, c'è ovviamente l'utilizzo di colture dedicate che competono con gli spazi destinati alla produzione di cibo e potrebbero causare deforestazione. Alcuni economisti ritengono che la produzione di biocarburanti possa influire negativamente sulla fame nel mondo, ed ecco perché si spinge verso l'utilizzo di oli di scarto o di alghe.

Un altro svantaggio è lo stoccaggio, in quanto deve essere mantenuto alla temperatura corretta, ma soprattutto preoccupa la qualità e gli effetti a lungo termine sui veicoli. Mentre l'elevata lubrificazione aiuta a prevenire l'usura del sistema di alimentazione, può rilasciare depositi sulle pareti e sui tubi del serbatoio, causando intasi del filtro del carburante, e quindi potrebbe richiedere controlli più frequenti.

Un altro svantaggio dei biodiesel è che riducono le emissioni ma non le azzerano, e se l'idea è azzerare le emissioni non sono la strada da seguire per molti critici.

A questo punto abbiamo capito cosa sia e come funzioni il biodiesel, e abbiamo anche un'idea piuttosto chiara delle differenze con il diesel tradizionale: rivediamole un attimo insieme.

I biodiesel sono biodegradabili e non sono tossici, a differenza del gasolio, e presentano una riduzione delle emissioni di monossido di carbonio fino al 50%, di diossido di carbonio anche fino al 78%.

Inoltre il biodiesel non presenta emissioni di zolfo, riduce le emissioni di fuliggine, polveri sottili e idrocarburi aromatici, e anche poco biodiesel aggiunto al diesel (2%) aumenta le sue proprietà lubrificanti fino al 50%.

Rispetto al diesel, però, offre il 9% in meno di potere calorifico, 33 mj/l, e produce più emissioni di NOx (e per questo bisogna utilizzare appositi catalizzatori). 

Entrambi i carburanti offrono inoltre criticità dal punto di vista geopolitico: il diesel comporta la dipendenza dai Paesi produttori, mentre i biodiesel possono ridurla, ma al potenziale costo di deforestazioni (il che fa tutto fuorché aiutare la lotta ai cambiamenti climatici), sottrazione di terreni agricoli destinati altrimenti alla produzione di cereali e altre piante per l'alimentazione, consumo d'acqua e altri effetti legati alle monocolture intensive.

Per esempio, grandi tratti di foreste pluviali del sud-est asiatico, in particolare a Sumatra e Kalimantan, sono stati distrutti per far posto alle colture per biocarburanti (Dipartimento per l'educazione australiano). Ecco perché l'impegno di produttori come ENI di non utilizzare questo tipo di materie prime può cambiare le sorti di questo carburante. 

Qual è la differenza tra diesel e biodiesel?

A differenza del diesel, il biodiesel produce meno emissioni di carbonio (monossido e biossido) e particolato, oltre a non produrre zolfo. Inoltre è biodegradabile e non tossico. Presenta però alcuni problemi relativi alla produzione, che se su vasta scala devono essere rivisti per non aumentare la fame nel mondo in quanto necessita di colture intensive adeguate.

Quali sono gli svantaggi del biodiesel?

I principali svantaggi del biodiesel sono la minore efficienza energetica e soprattutto la produzione, che al momento è legata principalmente all'uso di colture intensive che sottraggono terreni alla produzione alimentare.

Quanto costa al litro il biodiesel?

Il biodiesel costa mediamente come il diesel, quindi circa 1,9 euro/litro, ma fino al 31 gennaio 2024 ENI ha lanciato una promozione che permette di comprarlo a 10 centesimi in meno rispetto al diesel tradizionale.