LE SFIDE DEL XXI SECOLO. Dalla fotosintesi l'energia per l'uomo
RELATORE: Giuseppe Macino, Università La Sapienza Roma
I combustibili fossili, e il petrolio in particolare, rappresentano la principale fonte energetica utilizzata in attività economiche: globalmente, circa l'80% dell'energia consumata proviene da fonti fossili quali petrolio (35%), carbone (23,3%) e gas naturale (21,2%). A causa dell'intenso sfruttamento, le riserve mondiali di questi combustibili sono destinate all'esaurimento; si stima che entro alcuni decenni sarà necessario trovare alternative sostenibili nel lungo termine.
L'utilizzo di fonti fossili di energia, inoltre, provoca un massiccio rilascio di anidride carbonica (CO2) nell'atmosfera, con un conseguente aumento dell'effetto serra e pesanti ripercussioni sul clima.
Lo sviluppo di fonti rinnovabili di energia si rivela di vitale importanza per il futuro dell'uomo e dell'ambiente.
Attualmente il 67% dell'energia consumata è costituita da combustibili, mentre il restante 33% è energia elettrica proveniente da fonti rinnovabili o fossili. I principali sistemi di produzione di energia pulita in fase di sviluppo quali nucleare, fotovoltaico, eolico, geotermico ed idroelettrico sono destinati alla produzione di energia elettrica. Per i combustibili liquidi, invece, le opzioni sono limitate ai biocombustibili i quali rivestiranno una grande importanza in prospettiva futura.
La fotosintesi ha un ruolo centrale nell'applicazione e nello studio di fonti energetiche rinnovabili in quanto responsabile delle prime tappe di conversione della luce solare in energia chimica e fonte primaria di substrati necessari alla produzione di ogni tipo di biocombustibili. Tra le diverse possibilità concentreremo la nostra attenzione su tre in particolare: bioetanolo, biodiesel e bioidrogeno. Sono attualmente applicate e commercializzate tecnologie per la produzione di bioetanolo e biodiesel, mentre la produzione di bioidrogeno è al momento un processo ancora a bassa resa, per la cui ottimizzazione ed applicazione su larga scala si prevede la necessità di rilevanti investimenti in ricerca e sviluppo.
Il Bioetanolo è prodotto dalla fermentazione di piante coltivate ad elevato contenuto di zuccheri come barbabietola o canna da zucchero. Il biodiesel è attualmente prodotto a partire da oli estratti da soia, palma e colza. Recentemente sono state identificate come fonti adatte alla produzione di biodiesel anche alcune specie di microalghe ad elevato contenuto in lipidi.
Il Bioidrogeno viene prodotto da alcune alghe verdi e ciano batteri che hanno evoluto la capacità di utilizzare la luce solare. La produzione di idrogeno, però, avviene solo in condizioni anaerobie data la notevole sensibilità del processo all'ossigeno.
Sono attualmente allo studio sistemi per aumentare l'efficienza della produzione di energia a partire dalla luce solare che stanno rapidamente aumentando le rese per ettaro di molecole organiche che possono essere utilizzate come carburanti. Questi processi sono ancora più importanti se si considera che sono ad emissione di CO2 zero perché riutilizzano la CO2 presente nella atmosfera e non ne producono di nuova.