Biocarburanti e sostenibilità: Analisi exergo-economica. = Sustainability and Biofuels: Exergo-economic Analysis

Lo scopo di questa Tesi è quello di suggerire un nuovo approccio alla Sostenibilità, basato sull’analisi exergetica, proponendo un nuovo strumento per cambiare gradualmente gli attuali sistemi produttivi, riducendone il loro impatto sull’ambiente e contestualmente aumentando l’occupazione. Il filo conduttore nella storia dell’uomo è stato la necessità dell’incremento nell’utilizzo di potenza. Soprattutto dopo la rivoluzione industriale che ha portato benefici dal punto di vista tecnologico ma anche ad un rapido aumento delle emissioni di GHGs in atmosfera, cambiando l’impatto dell’uomo sull’ambiente. Non si può pensare, però, ad un cambiamento radicale nel consumo di potenza da parte dell’uomo, soprattutto guardando le stime di crescita della popolazione e agli obiettivi di riduzione della povertà mondiale auspicati dall’ONU nei prossimi decenni; tutto ciò implica, infatti, un consumo maggiore di risorse a livello mondiale e maggiori emissioni di CO2. Si deve, così, fare leva sullo sviluppo di nuove soluzioni tecnologiche e sulla maggior consapevolezza delle problematiche ambientali per non mandare in avaria la nostra “Astronave Terra”. Uno dei problemi non trascurabili che emerge approcciandosi alla Sostenibilità è di comunicazione tra gli esperti nei diversi settori: il linguaggio tecnico è molto diverso da quello economico e socio-politico. In questi ultimi, lo strumento di comunicazione adottato sono gli indicatori. Tra questi emerge il PIL che, però, non risulta efficace nelle valutazioni ingegneristiche. Si è proposto, così, un indicatore generale, introducendo un approccio ingegneristico alla Sostenibilità, fornendo una valutazione in termini di costi economici attraverso l’analisi exergetica, ottenendo una relazione tra livello tecnologico e valore economico. L’energia rappresenta un fattore fondamentale per ogni processo produttivo ed economico. Inoltre, la gestione delle emissioni di CO2 è una delle sfide del secolo. I miglioramenti nell’efficienza energetica e nell’utilizzo razionale dell’energia rappresentano strategie economiche fondamentali per lo Sviluppo Sostenibile. L’indicatore è stato sviluppato in relazione all’inefficienza per valutare: - Il valore equivalente delle risorse perse; - Il livello tecnologico; - Il livello di avanzamento dei processi industriali; ottenendo un legame tra il costo exergetico e le inefficienze dei sistemi, considerate come il costo dell’exergia persa per sostenere i processi stessi. Si è adottato questo approccio in relazione alla produzione di biocarburanti da micro-organismi fotosintetici concentrandosi sui processi biofisici ivi coinvolti. Considerando la produzione dal cianobatterio Spirulina Platensis e dalla microalga Chlorella Vulgaris si sono analizzate le relative reazioni metaboliche, valutando la loro generazione di entropia e le caratteristiche biologiche utili alla produzione di biofuels. In questo caso l’indicatore risulta analiticamente: EI_l= T0 sg m_gluc /m_lip /m_CO2, e permette di comparare i processi metabolici per scegliere la specie più adatta alla produzione di biodiesel. E’ emerso come l’ottimizzazione più efficace del processo biologico sia quella della simbiosi naturale tra le due specie: coltivando insieme i micro-organismi, a parità di CO2 assorbita, si ottiene una maggior quantità di lipidi rispetto alla somma dei contributi delle singole specie considerate.