Presente e futuro dei biocarburanti

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1 Presente e futuro dei biocarburanti La sfida della sostenibilità Vito Pignatelli - ENEA Workshop: Cibo ed Energia: un approccio sostenibile Roma, 11 dicembre 2009

2 La Direttiva CE n. 28/2009 sulla promozione delle fonti di energia rinnovabili Obiettivi da raggiungere per il 2020: Ridurre le emissioni di CO 2 del 20% rispetto ai livelli del 1990 Incrementare del 20% l efficienza negli usi finali dell energia rispetto ai livelli attuali Promuovere le energie rinnovabili con un obiettivo vincolante del 20% sul totale dei consumi energetici della UE e del 10%, per ciascun paese membro, dei consumi nel settore dei trasporti terrestri

3 Consumi finali di energia per settore in Italia nel 2007 (% sul consumo interno lordo totale, pari a 194,2 Mtep) Trasporti Industria Terziario e residenziale Generazione elettrica Agricoltura e pesca 23,4 20,4 22,1 24,4 Altro 8,0 1,7 Fonte: ENEA, Rapporto Energia e Ambiente 2008

4 Perchè i biocarburanti? L obiettivo del 10% di sostituzione dei combustibili fossili con energia rinnovabile nel settore dei trasporti può essere raggiunto con i biocarburanti, l idrogeno e l elettricità da fonti rinnovabili. Nella pratica, i primi forniranno il contributo di gran lunga più importante, in quanto I biocarburanti costituiscono oggi l unico sostituto diretto dei combustibili fossili nel settore dei trasporti disponibile su scala significativa (Fonte: Commissione Europea - Biofuels Progress Report, gennaio 2007)

5 Uso dei biocarburanti nella UE e obiettivi stabiliti dalle relative Direttive Europee % incorporazione 10 Percentuale di biocarburanti sui consumi totali Obiettivi della Direttiva 2003/30/CE Obiettivo della Direttiva 2009/28/CE 5,75 5,3 3,3 2 2,6 1,9 0,5 0, Fonte: Elaborazione ENEA su dati EurObserv ER - Biofuels Barometer 2009

6 Consumi di biocarburanti nell Unione Europea nel ktep ,30 Valori di riferimento CE: 1 t biodiesel o olio = 0,86 tep 1 t bioetanolo = 0,64 tep 1 t di biometano = 1,20 tep , ,96 397,91 Biodiesel Bioetanolo Altri (*) Totale (*) soprattutto oli vegetali puri, con una minore quantità di biometano Fonte: Elaborazione ENEA su dati EurObserv ER - Biofuels Barometer 2009

7 Principali caratteristiche di un biocarburante «ideale» Proprietà e caratteristiche chimico-fisiche il più possibile simili a quelle dei combustibili fossili sostituiti (fungibilità) Produzione da materie prime a basso costo, ampiamente disponibili e facilmente reperibili (competitività) Processi e tecnologie di produzione semplici, affidabili e scalabili, con basso impatto ambientale e consumi energetici contenuti (sostenibilità)

8 Contenuto energetico (p.c.i.) dei carburanti attualmente utilizzati 50 Mj/l Benzina Bioetanolo ETBE Gasolio Biodiesel Olio vegetale Fonte: Direttiva 2009/28/CE, Allegato III

9 Le forme del bioetanolo in Europa nel 2008 Come TAEE 3% Miscelazione diretta 23% Come ETBE 74% Consumo totale di bioetanolo nella UE nel 2008: kt Fonte: Lyondell, 2009

10 Biocarburanti attualmente utilizzati Miscele di esteri metilici derivati da oli vegetali e/o grassi animali (FAME), comunemente note con il nome di biodiesel Alcool etilico (bioetanolo), ottenuto da colture zuccherine o amilacee, e suoi derivati di sintesi chimica come gli eteri etil ter-butilico (ETBE) ed etil ter-amilico (TAEE) In misura minore oli vegetali puri e biogas (biometano) Mezzi di trasporto pubblici alimentati a biometano nella città svedese di Kristianstad (2008)

11 Tecnologie di produzione da colture agricole dedicate consolidate e mercato in costante espansione Coltivazione di colza nei dintorni di Roma, 2008 Impianto per la produzione di biodiesel da t/anno della Società Biopetrol Industries AG, Rotterdam (NL), 2009

12 Produzione di biodiesel nei Paesi dell Unione Europea. Anni migliaia di t Fonte: Elaborazione ENEA su dati European Biodiesel Board, 2009

13 Il futuro dei biocarburanti in Italia e in Europa: i problemi aperti Capacità produttiva e adeguamento delle infrastrutture industriali Approvvigionamento della materia prima - possibile competizione con le produzioni alimentari - rapporto bilanciato fra produzioni locali e importazioni Problematiche tecnologiche e ambientali - bilanci energetici - impiego di miscele con elevato tenore di biocarburanti - chiusura delle filiere produttive / valorizzazione scarti e sottoprodotti

14 Potenziali vantaggi di una seconda generazione di biocarburanti Produzione da materie prime non destinabili al mercato alimentare (residui o colture dedicate lignocellulosiche, oli e grassi di scarto, colture di microalghe ecc.) Migliore bilancio energetico e impatto ambientale (degradazione dei suoli, consumi idrici, riduzione emissioni CO 2 ) Nuove tipologie di processi a carattere fortemente innovativo (biotecnologie, sintesi catalitica ecc.) con potenziali benefici in termini di sviluppo ed esportazione di know-how

15 Principali biocarburanti di II a generazione Tipologia Biocarburante Materie prime Processo produttivo Bioetanolo Etanolo da cellulosa Materiali lignocellulosici Idrolisi enzimatica e fermentazione Biocarburanti di sintesi Fischer-Tropsch diesel Biometanolo Alcoli superiori (butanolo e altri) Dimetil etere (DME) Ossigenati di sintesi (etanolo + MTHF ecc.) Materiali lignocellulosici Gassificazione e sintesi Biodiesel (ibrido fra I a e II a generazione) Hydrodiesel Greendiesel da pirolisi Biolio da microalghe Oli e grassi vegetali e animali Materiali lignocellulosici Microalghe Idrogenazione catalitica Pirolisi Coltivazione ed estrazione Metano Gas naturale di sintesi (SNG) Materiali lignocellulosici Gassificazione e sintesi Idrogeno Bioidrogeno Materiali lignocellulosici Biomasse fermentescibili Gassificazione Fermentazione anaerobica Fonte: IEA Bioenergy Implementing Agreement - From 1 to 2nd Generation Biofuels Technologies, novembre 2008

16 L Europa promuove lo sviluppo e l uso dei biocarburanti di seconda generazione "Ai fini della dimostrazione del rispetto degli obblighi nazionali in materia di energie rinnovabili imposti agli operatori e dell obiettivo di impiegare energia da fonti rinnovabili per tutte le forme di trasporto di cui all articolo 3, paragrafo 4, il contributo dei biocarburanti prodotti a partire da rifiuti, residui, materie cellulosiche non alimentari e materiali lignocellulosici è considerato equivalente al doppio di quello di altri biocarburanti" Fonte: Direttiva 2009/28/CE

17 Contenuto energetico (p.c.i.) dei biocarburanti di prima e seconda generazione Carburante Bioetanolo Bio-ETBE (37% rinnovabile) Biodiesel BTL (gasolio sintetico da biomasse) Oli vegetali idrogenati (Hydrodiesel) Olio vegetale puro Biogas (biometano) Benzina Gasolio MJ / kg MJ / l Fonte: Direttiva 2009/28/CE, Allegato III

18 Percorrenza stimata per veicoli alimentati con biocarburanti prodotti da 1 ha di coltura Biometano BTL Biodiesel da colza Etanolo da cereali km / anno Fonte: Elaborazione ENEA su dati FNR (Fachangentur Nachwachsende Rahstoffe e. V.), 2009

19 Il futuro dei biocarburanti: la sfida della sostenibilità Biocarburanti - Riduzione minima emissioni CO 2 All entrata in vigore della Direttiva (*) 35% % Nuovi impianti entrati in funzione dopo il 1 gennaio 2017 (**) 60% (*) dal 1 aprile 2013 per impianti in attività il 23 gennaio 2008 (**) dal 1 gennaio 2018 biocarburanti e bioliquidi non devono essere prodotti su terreni ad alto livello di biodiversità. Nel calcolo delle emissioni di gas ad effetto serra saranno considerate anche le emissioni causate dal cambiamento dell uso del suolo Fonte: Direttiva 2009/28/CE

20 Riduzione stimata (%) delle emissioni di GHG per alcune filiere di produzione di biocarburanti (rispetto al gasolio) FT - diesel da residui lignocellulosici FT - diesel da colture legnose Biodiesel da olio di palma Biodiesel da olio di colza Biodiesel da olio di soia Biodiesel da oli esausti e/o grassi animali Fonte: Elaborazione ENEA su dati della Direttiva 2009/28/CE, Allegato V, valori standard

21 Riduzione stimata (%) delle emissioni di GHG per alcune filiere di produzione di biocarburanti (rispetto alla benzina) Etanolo da paglia Etanolo da residui legnosi Etanolo da colture legnose Etanolo da barbabietola Etanolo da mais Etanolo da canna da zucchero Fonte: Elaborazione ENEA su dati della Direttiva 2009/28/CE, Allegato V, valori standard

22 Principali ostacoli per lo sviluppo dei biocarburanti di seconda generazione Alti costi di produzione Logistica e approvvigionamento delle materie prime Accettabilità delle caratteristiche qualitative dei biocarburanti da parte dell industria e dei consumatori Investimenti considerati ad alto rischio Necessità di cambiamenti nei settori agricolo e forestale Difficoltà di valutazione degli impatti ambientali e bilanci energetici Fonte: IEA - Potential for Sustainable Production of 2nd Generation Biofuels (Draft), Settembre 2009

23 Sebbene in presenza di investimenti significativi in RST&D in diversi paesi OCSE (ad esempio più di un miliardo di USD stanziati per il periodo negli U.S.A.), è ancora incerto quando i biocarburanti di seconda generazione saranno commercialmente competitivi. Lo Scenario di Riferimento del World Energy Outlook 2008 indica che i biocarburanti di 2 a generazione non entreranno sul mercato su una piena scala commerciale prima del 2020 Fonte: IEA - Potential for Sustainable Production of 2nd Generation Biofuels (Draft), Settembre 2009

24 Pertanto, è necessario un ulteriore, forte impegno della ricerca per sviluppare significativamente questa tecnologia

25 Grazie per l attenzione Dr. Vito Pignatelli ENEA - Gruppo Sistemi Vegetali per Prodotti Industriali C.R. Casaccia Via Anguillarese, S.M. di Galeria, Roma Tel Fax vito.pignatelli@enea.it