Il biometanolo che non c'è

Il metanolo è il più semplice fra gli alcoli, avente un solo atomo di carbonio. È uno dei derivati petrolchimici più versatili, utilizzato come ingrediente di molti prodotti e processi industriali: solventi, additivi per la benzina, carburante per veicoli da corsa, polimeri, denitrificazione delle acque reflue, biodiesel tipo Fame (Fatty acid methyl ester), carburante sintetico Dme (Si veda Bio-Dme, il biocarburante ad elevato potenziale)…

La maggior parte della produzione mondiale di metanolo, circa 45 milioni di tonnellate, proviene da gas naturale (ⁱ). È però possibile produrre il metanolo a partire da molte altre materie prime.

Riassumiamo le alternative sviluppate fino ad oggi:

• Sintesi Fischer-Tropsch, descritta in dettaglio nell'articolo M2$: Sintesi di prodotti a partire da biogas - I Parte. Questo processo si basa sulla reazione di una miscela di H₂ e CO in presenza di un catalizzatore. Per produrre tale miscela gassosa si può utilizzare qualsiasi fonte di C e H₂: carbone e vapore d'acqua, syngas da biomasse lignocellulosiche, biogas e vapore d'acqua, glicerolo residuo, Forsu (e anche rifiuti indifferenziati)… Secondo l'Etip (European technology and innovation platform) esistono impianti in tutto il mondo, circa una decina, in grado di produrre biometanolo mediante sintesi Fischer-Tropsch a partire da svariate fonti di carbonio biogenico.
• Distillazione secca (pirolisi) della legna. Si tratta del processo più antico tra quelli conosciuti, risalente al XVIII secolo, quando il metanolo veniva chiamato, appunto, spirito di legno. La resa della pirolisi è molto bassa, 16 chilogrammi di metanolo per tonnellata di legna essiccata all'aria (ⁱⁱ).
• Fermentazione di frutti e successiva distillazione. I distillatori amatoriali di grappa e altri liquori di frutta (Kirschwasser, Slivovitz, e similari) sanno che è necessario eliminare la "testa" - tutti i condensati a temperatura inferiore a 74^°C - in quanto contengono metanolo, acetone e altri prodotti tossici. Il metanolo ha origine nella fermentazione della pectina - contenuta maggiormente nella buccia dei frutti - ad opera di alcuni batteri (ⁱⁱⁱ). In questo caso, come il precedente, la resa in metanolo è bassissima, circa 0,25 litri per tonnellata di vinaccia. Diversi studi sono stati condotti per migliorarla, ad esempio pretrattando le vinacce con pectinasi (^iv). Tuttavia, il metodo non è ancora stato industrializzato su larga scala.
• Idrogenazione della CO₂. La CO₂ può provenire dall'upgrading del biogas, dalla fermentazione di bioetanolo, dalla combustione di biomasse, dal trattamento aerobico di fanghi, della Forsu e anche da combustibili fossili. In questo ultimo caso, però, il prodotto non è "bio". L'idrogeno si può ottenere dal metano mediante il processo chiamato reforming. Il candidato ideale per questo processo è il biogas, giacché in un unico impianto si hanno a disposizione sia il metano che il diossido di carbonio (^v). Nei Paesi Bassi è in costruzione un impianto per produrre metanolo a partire dalla CO₂ ricavata da biogas e H₂ prodotto con energia eolica. Precedentemente, l'impianto produceva il biometanolo da glicerina residua. In Islanda è in funzione dal 2012 un impianto che utilizza CO₂ vulcanica ed H₂, prodotto con energia elettrica generata dallo stesso pozzo geotermico.

Il ruolo del metanolo nella decarbonizzazione globale

A prescindere dalla sua origine fossile o biogenica, il metanolo è un vettore energetico con notevoli vantaggi sulla benzina o il metano:

• Alto numero di ottano. Mescolato alla benzina in proporzioni variabili, dal 15% (M15) all'85% (M85), migliora le prestazioni del motore. L'utilizzo dell'M15 non ne richiede modifiche, mentre l'utilizzo di miscele fino all'M85 richiede l'istallazione di un kit, che costa solo qualche centinaio di euro. Il metanolo puro (M100) ha un Potere calorifico inferiore (Pci) più basso della benzina. Questo vuol dire che sono necessari più litri di metanolo che di benzina a parità di chilometri percorsi con un veicolo standard. Se invece si utilizzassero motori appositamente progettati per sfruttare l'alto numero di ottano del M100, il maggiore rendimento risultante compenserebbe il minore Pci del metanolo e con l'aggiunta di una serie di vantaggi ambientali, offerti da questo ultimo (^vi).
• Vettore energetico liquido, più facile da trasportare rispetto al metano e con maggiore densità energetica (Foto 1).
• Non contiene benzene né altri aromatici tipici della benzina, riconosciuti agenti cancerogeni (^vii) che mettono a rischio gli operatori più esposti (lavoratori di parcheggi sotterranei, stazioni di servizio, ecc.).
• Minori emissioni di CO₂. Il metanolo prodotto con legno coltivato genera 7 grammi di CO₂ equiv./MJ, quello prodotto con legno di scarto 5 grammi di CO₂ equiv./MJ (^viii). La benzina emette 93,2 grammi equiv.CO₂/MJ (^ix). Il metanolo da gas naturale emette 68,9 grammi di equiv.CO₂/MJ (^x).
• Minori emissioni di NOx e PM5. La maggiore velocità di fiamma e minore temperatura di combustione del metanolo emettono meno inquinanti della benzina o del gasolio. L'eventuale metanolo incombusto ha minore capacità di generare ozono rispetto agli aromatici presenti nella benzina (^xi).
• Vettore energetico alternativo alla termovalorizzazione dei rifiuti. L'Eni ha annunciato la costruzione di un impianto a Livorno basato su una versione innovativa della sintesi Fischer-Tropsch, alimentato con la frazione secca dei rifiuti urbani.
• Combustibile marino a basso impatto ambientale. In caso di sversamento accidentale, come purtroppo capita durante i naufragi di grandi navi, il metanolo si dissolve rapidamente nell'acqua e viene degradato dai batteri. Inoltre, le emissioni di polveri sottili dei motori alimentati a metanolo sono pressoché nulle, un vantaggio apprezzabile mentre le navi si trovano all'ancora nel porto. Un gruppo di compagnie navali olandesi ha investito nella conversione delle loro navi e infrastrutture per l'utilizzo del metanolo marittimo.
• Minore costo di produzione. Nel primo trimestre 2020 il prezzo internazionale del metanolo era di 275 euro/tonnellata (Fonte: Methanex). Il prezzo internazionale della benzina era di 1,54 euro/gal, ovvero di 598 euro/tonnellata (Fonte: visita questa pagina).
• Secondo uno studio dell'Università di Cambridge (^xii), il metanolo si può utilizzare in celle a combustibile al posto dell'idrogeno. La maggiore efficienza della cella di combustibile rispetto al motore endotermico compensa largamente la minore densità energetica del metanolo rispetto alla benzina. Inoltre, un combustibile liquido come il metanolo è più comodo e sicuro da immagazzinare e trasportare rispetto all'idrogeno.

Come si spiega dunque che un combustibile con tali pregi, economici ed ambientali, non abbia già sostituito la benzina? In Italia esiste una politica ambigua sulla decarbonizzazione dei trasporti, sommata ad una specie di paranoia normativa nei confronti del metanolo, frutto di uno scandalo vecchio ormai di trenta anni, che non riguardava neppure il settore energetico. Una serie di ingarbugliate norme fiscali e "di tutela della salute del consumatore" (leggasi "incapacità dei funzionari di effettuare controlli efficaci") rende pressoché impossibile acquistare metanolo in Italia, a meno che non si disponga di particolari autorizzazioni, mentre nel resto del mondo lo si può tranquillamente comprare al supermercato o in ferramenta.

Nel nostro paese, l'unico riferimento all'utilizzo del metanolo per autotrazione sembra essere un progetto di ricerca congiunto dell'Eni e dell'Fca di un combustibile chiamato A20 (15% metanolo e 5% etanolo), limitato ad una manciata di vetture prototipo. Nel resto dell'Europa, invece, più per questioni politico-ideologiche che altro, si promuove l'E85 (miscela di benzina con 85% di bioetanolo). Il bioetanolo di prima generazione (da zucchero) è insostenibile, e quello di seconda generazione (da scarti lignocellulosici) risulta decisamente più costoso del biometanolo, ma Francia e Germania hanno impulsato in passato la produzione di bioetanolo e quindi non possono fare marcia indietro; né è ipotizzabile che vengano convertiti gli impianti di bioetanolo per produrre biometanolo. Curiosamente, i produttori europei di automobili annullano la garanzia sui loro motori se utilizzati con benzina con un contenuto di metanolo maggiore del 3%; gli stessi veicoli vengono esportati in Cina senza alcuna restrizione (Rif. ^vi citato prima). Possiamo solo ipotizzare che esista qualche scura lobby industriale, o più banalmente che la combinazione di normative contradittorie, frutto della over regulation di Bruxelles, sia sufficiente per giustificare la limitazione dell'utilizzo del biometanolo come additivo alla benzina in Europa, mentre la Cina ne diventa il leader indiscusso.

Dal 2014 in Europa non si producono più veicoli del tipo flex-fuel, malgrado l'E85 sia molto diffuso in Svezia e abbastanza disponibile in Germania e Francia e tali veicoli potrebbero utilizzare anche M60 o M85. In Cina, invece, da anni le miscele M15 ed M25 sono già disponibili in 1.200 stazioni di servizio. Tali miscele non richiedono modifiche ai motori. In Cina sono in produzione veicoli con motori atti per M85 e M100, già in uso in diverse città pilota come Shanghai (^xiii) ed esistono gli standard qualitativi per tali carburanti. Il metanolo copre circa il 25 % del fabbisogno cinese di benzina.

La Foto 2 riassume le strategie di utilizzo del metanolo nei vari paesi, aggiornata al 2019.

Conclusioni

La paranoia normativa italiana nei confronti del metanolo non è arrivata al punto di vietarne esplicitamente la commercializzazione, ma le restrizioni e gli oneri burocratici sono tali che si potrebbe parlare di "divieto virtuale". I legislatori italiani dovrebbero concentrare i loro sforzi nel redigere leggi che favoriscano i controlli e la prevenzione efficace delle frodi, anziché presupporre la mala fede dell'industria e limitare la vendita di metanolo, come se fosse quasi un prodotto vietato.
Il seguente esempio mostra una delle opportunità che stiamo perdendo.

Nel 2018 l'Italia ha consumato (e sovvenzionato!) 2,11 Mton di gasolio agricolo (dati Unione petrolifera (^xiv) e Mise (^xv)). Se il metanolo fosse di vendita libera, come ad esempio in Spagna, le aziende agricole potrebbero tranquillamente dedicare una frazione dei loro terreni alla coltivazione di oleicole, e autoprodursi il biodiesel per i propri macchinari, producendo nel contempo mangime proteico ed energetico per l'alimentazione animale, come il pannello di soia o girasole o colza, - risultante dall'estrazione dell'olio - e glicerolo derivato dalla produzione di biodiesel. A tutto ciò si aggiungerebbe il beneficio ambientale indotto da un aumento importante di biodiversità agricola, rispetto alla monocoltura cerealicola.

A questo punto è lecita la domanda: non sarebbe più utile mettere l'agricoltura in condizioni di autosufficienza energetica e "carbon-neutral", anziché sovvenzionare il gasolio? Se negli altri Stati europei il metanolo si vende liberamente, perché l'Italia deve penalizzare le aziende riducendo la loro competitività e perpetuando la dipendenza dal gasolio? Allineare le restrizioni alla vendita e detenzione di metanolo con la normativa degli altri Stati europei costerebbe nulla alle casse dello Stato, anzi produrrebbe gettito fiscale perché è soggetto ad accise (Rif. ^xvi). Inoltre, la possibilità di autoprodursi il biodiesel creerebbe un mercato per le industrie metalmeccaniche locali - perché i reattori per biodiesel sono molto semplici da costruire e non sono soggetti a brevetti. Una volta rese energeticamente autosufficienti le aziende agricole, allora sarebbe ipotizzabile passare ad una seconda fase togliendo l'attuale sovvenzione statale al gasolio per adempiere pienamente ai principi europei del Green deal. Eliminare il gasolio agricolo, senza dare la possibilità di ricorrere a combustibili alternativi - come si ipotizzava nelle bozze del decreto Clima a settembre 2019 - sarebbe solo l'ennesima mazzata del Fisco a danni del settore agricolo.

Bibliografia

(ⁱ) Production of bio-methanol, Etsap-Irena Policy Brief n. 108, Jan. 2013.
(ⁱⁱ) Industrial Charcoal making, Fao Forestry paper 63, 1985, Chapter 2.
(ⁱⁱⁱ) Ohimain, E.I. Methanol contamination in traditionally fermented alcoholic beverages: the microbial dimension. SpringerPlus5, 1607 (2016).
(^iv) Revilla, Isabel & González-SanJosé, M.L. (1998). Methanol release during fermentation of red grapes treated with pectolytic enzymes. Food chemistry - Food Chem. 63. 307-312. 10.1016/S0308-8146(98)00049-1.
(^v) D. Previtali et al.; Methanol synthesis: a distributed production concept based on biogas plants, Chemical engineering transactions VOL. 65, 2018. Italian association of chemical engineering, 2018, ISBN978-88-95608-62-4; ISSN2283-9216.
(^vi) Kim Winther; Methanol as motor fuel; Danish technological institute, May 8th 2019; ISBN: J.nr. 64018-0719.
(^vii) Circolare del ministero della Salute sulla cancerogenicità del benzene.
(^viii) Methanol fact sheet (Etip, 2019).
(^ix) Valore di riferimento secondo la direttiva europea 2015/652 (Allegato 1, Parte 2, punto 5).
(x) Edwards, R., Padella, M., Giuntoli, J., Koeble, R., O'Connell, A., Bulgheroni, C., Marelli, L., Definition of input data to assess Ghg default emissions from biofuels in EU legislation, Version 1c - July 2017, EUR28349 EN, doi: 10.2790/658143.
(xi) Gregory Dolan, Overview of global methanol fuel blending, Atti del convegno sul metanolo, gen. 2019.
(^xii) Joghee, P., Malik, J., Pylypenko, S., & O'Hayre, R. (2015). A review on direct methanol fuel cells - In the perspective of energy and sustainability. Mrs energy & sustainability, 2, E3. doi:10.1557/mre.2015.4.
(^xiii) Kia Zhao, Methanol fuel blending in China, Atti del convegno sul metanolo, gen. 2019.
(^xiv) Rapporto statistico 2020 Unione petrolifera.
(^xv) Statistiche Mise consumi petroliferi.
(^xv) Accise metanolo.

Ulteriori riferimenti

Metanolo scheda Eni.