La dicotomia del biochar

La tecnologia della pirolisi di biomassa è nota da 200mila anni. Le evidenze archeologiche dimostrano che l'Uomo di Neanderthal era in grado di produrre pece per incollare le punte di pietra su asce e lance. Nei millenni successivi, lo scopo della pirolisi di biomassa è sempre stato lo stesso: produrre carbone, catrame e pece, con più interesse in uno o nell'altro prodotto, a seconda del contesto storico.

Nei tempi moderni la situazione non è cambiata di molto. Oggi lo scopo è la produzione di carbone, nella particolare forma granulare o polverulenta chiamata biochar, come possibile soluzione al problema del cambiamento climatico e della fame nel mondo, mentre la produzione di pece non è più interessante, anzi, è piuttosto sconveniente a livello impiantistico. Invece, le diverse frazioni che compongono il catrame promettono utilizzi in biotecnologie, farmaceutica e nella produzione di energia.
Tale dicotomia sulla priorità da assegnare alla tecnologia pirolitica si evince dai due articoli di questa colonna: Risparmiare acqua e fertilizzanti con il biochar e Biocombustibili per aviazione dai terreni aridi mediterranei.

In questo articolo offriamo alle lettrici e lettori di AgroNotizie un aggiornamento sulle tendenze mondiali della ricerca sul biochar.

Il biochar di bambù: la Cina punta su applicazioni di nicchia ad alto valore aggiunto

L'importanza strategica che il governo cinese attribuisce al bambù si desume dalla ricerca sui "mille utilizzi" - già elencati da Confucio - in un istituto creato ad hoc: il China national research center of bamboo.

Vediamo in quali parametri si concentra l'attuale ricerca cinese:

• La produzione di biomassa. Tutta la bibliografia cinese esalta - forse esagerando e quotando sempre le stesse fonti autoreferenziate - la produttività per ettaro del moso (Phyllostachys pubescens), giustificando in tale modo la sua coltivazione su larga scala. Non è chiaro però fino a che punto le autorità cinesi siano sensibili al problema dell'Iluc (Indirect land use change, si veda ad esempio questa pagina), parametro cardine nelle valutazioni del ciclo di vita delle produzioni agroenergetiche e agroindustriali.
• Il valore aggiunto dei vari sottoprodotti della pirolisi (Foto 1). 

Vediamo le principali applicazioni - alcune quasi fantascientifiche - oggetto della ricerca cinese:

• Cattura di CO₂ atmosferica mediante biochar di bambù ed una serie di processi fotochimici in presenza di ultrasuoni, per aumentare il potere calorifico di un biocombustibile sostitutivo del carbone fossile e produrre un fertilizzante liquido.
• Aumento della capacità di scambio cationico dei suoli mediante l'aggiunta di biochar, inoculato con ceppi di batteri selezionati appositamente.
• Incapsulamento di semi di riso in biochar, inoculato con batteri e opportunamente fertilizzato per consentire una crescita più veloce e maggiore resa per ettaro.
• Elettrodo nelle nuove batterie di litio-solfuri.
• Donatore di elettroni in sistemi elettrochimici.
• Schermo contro le radiazioni elettromagnetiche emesse dai telefonini.
• Contenimento dei percolati agricoli per evitare la nitrificazione di falde e corpi idrici superficiali.
• Come emettitore di onde nello spettro infrarosso lontano (Fir Far infra red) da utilizzare nel trattamento di alcuni tumori e dell'insonnia.
• Utilizzo dell'aceto di bambù (bamboo vinegar) come ingrediente industriale: disinfettante di superfici, deodoranti corporali, nei detersivi anticalcare, esfoliante per pelle secca e sbiancante di macchie della pelle, repellente per insetti, blatticida, shampoo e disinfettante per animali…

(Fonte dei dati: Biochar from Biomass-A strategy for carbon dioxide sequestration, soil amendment, power generation and CO₂ utilization, Handbook of Climate Mitigation and Adaptation, V. Mulabagal et al., 2015).

Il biochar negli Usa a suon di milioni di dollari

Secondo il Biofuels digest l'Università di Iowa ha ricevuto un milione e mezzo di dollari grazie ad un programma di ricerca congiunto del Doa (department of Agriculture) e del Doe (department of Energy) del governo statunitense. Lo scopo del progetto è trovare applicazioni del biochar con valore aggiunto.

Le applicazioni attualmente in fase di studio riguardano principalmente le agroenergie e l'agricoltura: 

• Bonificare i suoli inquinati con rame per consentire la coltivazione di agrumi.
• Trattare il biochar con solfato di ferro per conferirgli un maggiore potere assorbente dei fosfati, fino a dodici volte, rispetto al biochar non trattato. Lo scopo è migliorare l'efficienza dei fertilizzanti a base di fosfati per ridurre lo sfruttamento delle riserve minerali tendenti all'esaurimento.
• Studiare le interazioni fra biochar, suolo e CO₂ atmosferica per minimizzare le emissioni imputabili all'agricoltura.
• Produzione integrata di biochar e bioenergia (Foto 2) con due possibili varianti: raffinare la frazione liquida della pirolisi per ottenere carburanti sostitutivi della benzina e del gasolio, oppure ottenere un combustibile solido sostitutivo del carbone fossile, chiamato lignocol, a partire dagli olii fenolici derivanti dalla pirolisi.

Il dubbio cartesiano francese e l'ostilità pentastellata nei confronti degli impianti a biomassa

L'entusiasmo nei confronti del biochar in America e Asia contrasta con la posizione cauta, e talvolta ostile, di alcuni gruppi di cittadini ed enti statali nel vecchio continente. In Francia, paese noto per le forti politiche a favore dell'energia nucleare, il Comité scientifique français de la désertification getta il dubbio cartesiano - legittimo, ma basato su bibliografia ormai datata - sui benefici del biochar in un articolo dal titolo polemico: Is biochar green?
L'ente in questione fa capo a tre ministeri francesi: Affari esteri - perché la gestione del problema della desertificazione è regolata da una Convenzione delle Nazioni Unite -, Ecologia e sviluppo sostenibile e, infine, Educazione e ricerca. Pertanto, è plausibile che in Francia esistano pressioni politiche per minimizzare i benefici del biochar. Ricordiamo che l'Ipcc (International panel for climate change) riconosce l'energia nucleare come una delle soluzioni per combattere il cambio climatico, ma non l'utilizzo del biochar.

L'articolo in questione è vecchio ormai di dieci anni, andrebbe aggiornato, ma alcune delle osservazioni contenute sono tuttora valide: 

• In Cina il problema dell'Iluc è particolarmente grave poiché le foreste naturali vengono abbattute per coltivare bambù da destinare però alla produzione di biochar solo in minima parte;
• la mancanza di una definizione normativa univoca comporta il rischio potenziale di utilizzo di carbone vegetale, spesso prodotto in modo artigianale e altamente inquinante, al posto del biochar, prodotto in impianti di pirolisi controllata e a basso impatto ambientale;
• i benefici del biochar come ammendante non sono applicabili a tutti i tipi di suolo;
• la presenza nel biochar di sostanze potenzialmente nocive per i batteri del suolo (tracce di pece), potrebbe vanificare l'effetto benefico atteso dal prodotto;
• le ricadute sociali della produzione ed utilizzo del biochar (ad esempio nei fornelli pirolitici a biomasse di scarto in uso nei paesi in via di sviluppo Nda) vanno studiate caso per caso, non esiste una panacea. 

In Italia, gli impianti a biomasse agricole sono da sempre nel mirino dei "comitati del no" e dei partiti politici che trovano in essi un loro bacino di voti, si veda in proposito Quale futuro per le bioenergie nella nuova legislatura?
Le proteste popolari nel nostro paese sono sempre caratterizzate dalla presa di posizione acritica, a prescindere dal tipo di tecnologia proposta (pirolisi, gassificazione o combustione). La scarsa popolarità della tecnologia pirolitica si riflette indirettamente sulle minori risorse destinate dal governo alla ricerca scientifica. Ciò si traduce in arretramento e perdita di competitività del nostro settore agroenergetico rispetto al resto del mondo.

Qualche riflessione finale

Il biochar deve per forza essere "bio" per risultare benefico? Le proprietà fisico-chimiche del carbone sono pressoché invariabili: dipendono poco dalla sua origine e invece molto dal processo di pirolisi utilizzato e dalla granulometria del prodotto finale. In Italia vi sono città in emergenza per saturazione di rifiuti, vedasi la situazione critica in cui versa Roma. Dunque, se la classe politica e i funzionari ministeriali interpretassero correttamente e con attenzione la definizione di rifiuto (art. 183 del Codice ambientale) eviterebbero di definire "rifiuto" semplicemente tutto ciò che deriva da un rifiuto, facilitando finalmente le procedure autorizzative per la costruzione degli impianti.

Il Codice ambientale recepisce la direttiva europea sulla fine della condizione di rifiuto, detta "end of waste", quindi la sua corretta applicazione consentirebbe di gestire i rifiuti come una risorsa e non come una emergenza che minaccia i conti pubblici e l'ambiente. Un ipotetico impianto di pirolisi, alimentato con i rifiuti della capitale, sarebbe in grado di risolvere più problemi contemporaneamente.

Oltre allo scopo di eliminare i rifiuti accumulati per deficit gestionale, l'impianto potrebbe produrre, in modo ecologico, biochar in quantità sufficientemente elevate da consentire:

• il recupero di terreni inquinati: discariche chiuse, discariche abusive, falde inquinate da percolati;
• il ripristino della produttività agricola nelle zone a rischio desertificazione, specialmente nel Meridione e nelle isole;
• il filtraggio delle acque fognarie trattate che consentirebbe la ricarica diretta degli acquiferi, riducendo l'intrusione dell'acqua di mare e l'utilizzo al 100% sicuro nell'irrigazione (si veda Riutilizzo in agricoltura delle acque residue);
• la stabilizzazione dei fanghi fognari, consentendo alle aziende agricole la disponibilità di fertilizzanti organici sicuri e nel contempo efficaci e a basso costo;
• la gestione razionale dei nitrati nelle regioni settentrionali ad altra densità di allevamenti zootecnici perché il biochar adsorbe efficacemente l'ammoniaca e la rilascia lentamente alle piante, evitando dunque le dannose emissioni in atmosfera di NO₂.

La tecnologia della pirolisi esiste da 200mila anni, basterebbe solo un po' di apertura mentale per sfruttarla al meglio.