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Che cos’è il biodiesel? 

Biodiesel è il nome con cui si definisce un combustibile alternativo non inquinante, ottenuto da risorse rinnovabili e disponibili sul territorio, come gli oli vegetali. Il biodiesel non contiene petrolio, ma può essere miscelato in varie proporzioni con il diesel per creare una miscela di biodiesel. Il biodiesel può essere utilizzato nei motori con iniezione per compressione (diesel) senza alcuna rilevante modifica interna. Il biodiesel è ecologico, semplice da usare, biodegradabile, atossico ed essenzialmente privo di zolfo e di idrocarburi aromatici.

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Perché il biodiesel?

Combustibile ad impatto zero di CO2 , il biodiesel è un’alternativa al diesel e alla nafta e può ridurre la nostra dipendenza dai combustibili fossili. Diversi studi hanno indicato anche che l’inquinamento da particolato delle automobili risulta massicciamente ridotto con l’utilizzo del biodiesel; per questa ragione, viene impiegato sugli autobus urbani in molte città e metropoli. Il biodiesel assicura inoltre una combustione più pulita e funge da lubrificante per il motore, potendosi così sostituire ai normali additivi.

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Come si produce il biodiesel?

Il biodiesel viene prodotto dai grassi o dagli oli tramite un processo detto di transesterificazione, consistente in una reazione chimica tra un olio e un alcool per eliminare la glicerina, che è un sottoprodotto del processo. Il nome chimico del biodiesel è “metilestere (o etilestere) di acido grasso”. Gli oli vengono miscelati con idrossido di sodio e metanolo (o etanolo) e dalla successiva reazione chimica si ottengono biodiesel e glicerolo (una parte di glicerolo ogni 10 parti di biodiesel).

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Il biodiesel si ottiene solo dall’olio di soia?

No. Il biodiesel si ottiene da qualsiasi olio vegetale, inclusi quelli derivati da piante come il girasole, l’arachide e la colza. Può essere ottenuto anche da oli esausti (come quelli utilizzati per la cottura dei cibi nei ristoranti) e dai grassi animali. Sono attualmente in corso delle ricerche mirate a sviluppare fonti più sostenibili di olio, comprese le alghe (con un solo ettaro di alghe si potrebbero produrre migliaia di litri di olio).

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Il biodiesel viene utilizzato puro o miscelato con il diesel?

Il biodiesel può essere utilizzato puro oppure miscelato con il gasolio per autotrazione in varie proporzioni.

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Qual è la differenza tra il biodiesel e il diesel tradizionale in termini di emissioni?

Il biodiesel è il solo combustibile alternativo a soddisfare pienamente i requisiti di prova per gli effetti sulla salute previsti dalla legge statunitense “Clean Air Act” (che definisce le responsabilità dell’EPA a livello nazionale ai fini della protezione e del miglioramento della qualità dell’aria e dello strato di ozono nella stratosfera; United States Code : titolo 42, capitolo 85). Rispetto alle emissioni del diesel, l’utilizzo del biodiesel in un motore diesel tradizionale comporta una notevole riduzione del particolato, del monossido di carbonio e degli idrocarburi incombusti. Inoltre, con il biodiesel le emissioni di scarico degli ossidi di zolfo e dei solfati (i componenti principali delle piogge acide) sono praticamente azzerate rispetto al diesel.
Fonte: The National Biodiesel Board (Commissione nazionale USA per il biodiesel).

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Il biodiesel è sicuro?

Il biodiesel è effettivamente uno dei carburanti alternativi rinnovabili più ampiamente testati del mercato. Sono stati portati a termine diversi studi indipendenti che dimostrano come il comportamento del biodiesel sia molto simile a quello del diesel tradizionale, ma con effetti molto meno dannosi sull’ambiente. 

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È possibile utilizzare il biodiesel nei motori diesel attuali?

Il biodiesel può essere utilizzato in tutti i motori diesel, con nessuna o ben poche modifiche al motore o il sistema di iniezione del combustibile. Il biodiesel esplica l’azione di un solvente e può quindi accumulare sulle pareti del serbatoio combustibile e sui tubi del combustibile dei depositi residuati dal diesel utilizzato in precedenza. Questi depositi possono inizialmente ostruire i filtri del combustibile e perciò è opportuno prendere le dovute precauzioni per assicurarsi che nel motore diesel venga utilizzato solo biodiesel a norma (EN 590).

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Che cosa dimostra il concetto del trattore NH²™ proposto da New Holland?

Innanzi tutto dimostra che la tecnologia a idrogeno è applicabile anche a un trattore tradizionale: infatti, il trattore a idrogeno mantiene prevalentemente le caratteristiche di un trattore tradizionale, sia nell’estetica sia nei componenti principali (tranne che per l’assenza del motore a scoppio). Inoltre, dimostra che questa tecnologia è applicabile ai trattori. Questo è però solo l’inizio di una nuova era che potrebbe segnare il graduale allontanamento dell’agricoltura dall’utilizzo dei combustibili fossili.

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Qual è il prezzo di questo trattore?

È un prototipo e come tale non ha un prezzo commerciale. Trattandosi di una prima applicazione sperimentale della tecnologia delle celle a combustibile e della produzione di idrogeno e considerati i prevedibili sviluppi di entrambe è possibile che un simile prodotto possa diventare commercialmente proponibile in un futuro nemmeno troppo lontano. Da parte nostra, continueremo ad affinare lo sviluppo del prodotto e a restare in prima linea nell’evoluzione di questa nuova e interessante tecnologia. L’obiettivo di New Holland era dimostrare la fattibilità di un trattore alimentato a idrogeno come parte integrante del concetto di indipendenza energetica dell’azienda agricola. Nelle fasi successive, verranno sviluppati prototipi ancora più avanzati.

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Il trattore NH²™ non è una pura esercitazione accademica senza un futuro commerciale?

Assolutamente no! Se infatti è vero che il trattore NH²™ è un concept, le tecnologie che ne stanno alla base sono reali e sono già in fase di sviluppo commerciale più o meno avanzato.

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Quando sarà disponibile in commercio? 

New Holland ritiene che possa essere disponibile in un futuro non troppo lontano. La tecnologia esiste già. Ora tutto dipende dall’evoluzione dei costi dei componenti principali.

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La tecnologia necessaria per la realizzazione dell’azienda agricola energeticamente autosufficiente è già disponibile?

Sì, la tecnologia esiste già. Con i futuri sviluppi tecnologici si otterrà un’ulteriore riduzione dei costi e una maggiore disponibilità sul mercato.

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I futuri trattori New Holland somiglieranno all’ NH²™?

Questo trattore rivoluzionario ha un design concettuale e ciò non significa che in futuro i trattori New Holland debbano riprenderne lo styling.

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È già stato testato in una vera azienda agricola?

No, i test inizieranno nel 2011.

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Esiste un limite di potenza per i trattori alimentati a idrogeno?

No, non esistono limiti di potenza per i trattori alimentati a idrogeno. Ma finora abbiamo concentrato la nostra attenzione sui trattori di gamma media con circa 130 CV di potenza.

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La tecnologia utilizzata da New Holland per il suo trattore NH²™ emette solo acqua in atmosfera

Sì, emette acqua e vapore. La cella a combustibile reagisce nel modo seguente: H₂ + ½ O₂ —► H₂0 (acqua) + elettroni.
Inoltre, l’idrogeno ha il contenuto energetico più elevato per peso unitario di qualsiasi altro combustibile noto (120,7 kJ/g). Quando l’idrogeno reagisce con l’ossigeno, i soli sottoprodotti sono il calore e l’acqua. Il processo di conversione dell’idrogeno in energia utilizzando motori o cellule a combustibile è molto più efficiente rispetto a quanto avviene in condizioni analoghe con la benzina.
Fonte: Dipartimento dell’Energia statunitense

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Quali sono i vantaggi principali del trattore NH²™?

Oltre alle emissioni zero, esistono anche altri vantaggi :

• Livello fonometrico non percepibile: 55 dB(A)
• Trasmissione a variazione continua per eccellenza: nessun ingranaggio, nessuna perdita di potenza grazie alla trasmissione elettrica continua
• Potenza erogata solo quando serve, quindi con risparmio di energia
• Nessun inversore elettroidraulico: è sufficiente invertire il motore elettrico (invertire il flusso di corrente)
• Regime della PdP da 0 a 1.000 giri/min

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Quali sono i vari tipi di energia utilizzabili nell’azienda agricola energeticamente autosufficiente?

Dipende dalle risorse rinnovabili su cui punta l’azienda agricola. L’idrogeno può essere ottenuto da varie fonti di energia, come biomassa, energia eolica, energia solare e rifiuti.

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L’impiego dell’idrogeno in un trattore è ecologico, ma la produzione di H₂ non emette  CO₂?

Sì e no. Attualmente la maggior parte dell’idrogeno di produzione commerciale è ottenuto da processi che emettono CO2. Tuttavia, il concetto di indipendenza energetica dell’azienda agricola promuove e dimostra la fattibilità della produzione di idrogeno da risorse rinnovabili, con emissioni inquinanti estremamente ridotte.

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Ma l’idrogeno e le celle a combustibile non sono forse tecnologie che saranno disponibili non prima dei prossimi 10-20 anni?

Assolutamente no! I costi dei componenti principali stanno diminuendo rapidamente. Inoltre, gli esperti ritengono che questa tecnologia sia fattibile nel prossimo futuro. E anche l’Unione Europea spinge in questa direzione con l’obiettivo europeo dei tre “20” da qui al 2020 per tutti gli Stati membri, cioè: ridurre del 20% le emissioni di gas serra rispetto al 1990; migliorare del 20% il rendimento energetico; utilizzare il 20% di energie rinnovabili nella produzione energetica. Si sta promuovendo l’utilizzo dell’elettricità, dell’idrogeno e di altre fonti energetiche rinnovabili.

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Come si produce l’idrogeno?

L’idrogeno è l’elemento più abbondante nell’universo. Tuttavia, è sempre legato a qualche altro elemento, come l’ossigeno (nell’acqua) o il carbonio (nelle piante). L’idrogeno è dovunque intorno a noi ma per utilizzarlo dobbiamo prima separarlo dagli altri elementi ad esso legati. Uno dei vantaggi dell’idrogeno è che può essere ottenuto da molte risorse locali come l’acqua, le piante, il carbone, il gas naturale e perfino le alghe. L’idrogeno è un vettore energetico. L’energia per produrlo può essere ottenuta da qualsiasi risorsa rinnovabile come i rifiuti, la biomassa, l’energia solare (per esempio, con le tecnologie attuali, 600 m² di pannelli fotovoltaici sarebbero sufficienti a generare l’energia necessaria all’NH²™) o l’energia eolica. Utilizzando l’acqua, si potrebbe invece produrre energia attraverso un processo cosiddetto di elettrolisi. L’idrogeno potrebbe venire accumulato e utilizzato per azionare le macchine oppure essere riconvertito in elettricità per azionare altre apparecchiature. È il completamento ideale di altre risorse che non sono in grado di assicurare una produzione costante di energia, come il sole e il vento, perché non possono essere accumulate come l’idrogeno.

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Come si ottiene l’idrogeno dall’acqua utilizzando un elettrolizzatore?

L’elettrolizzatore utilizza la corrente elettrica per scindere l’acqua nelle molecole che la compongono: idrogeno e ossigeno. L’idrogeno viene raccolto al catodo e l’ossigeno all’anodo. Il funzionamento di un elettrolizzatore è sostanzialmente opposto a quello di una cella a combustibile.

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Quanta acqua serve per produrre idrogeno?

Per l’elettrolisi non è necessaria una grande quantità di acqua. L’idrogeno estratto da un litro di acqua utilizzando un generatore di idrogeno potrebbe essere sufficiente per la propulsione di un veicolo a idrogeno più o meno quanto lo è un litro di benzina per un veicolo tradizionale. Negli Stati Uniti è stata condotta un’altra interessante analisi. Ci si è posti la domanda seguente: se tutte le auto funzionassero a idrogeno e se tutto l’idrogeno fosse prodotto dall’acqua, resteremmo senza acqua? La conversione dell’attuale parco automobilistico statunitense in veicoli a celle di combustibile richiederebbe circa 300 miliardi di litri di acqua all’anno per la produzione dell’idrogeno necessario. In ogni caso, oggi per la produzione di benzina occorrono circa 900 miliardi di litri di acqua all’anno. Perciò, rispetto all’utilizzo attuale dell’acqua per la produzione dei combustibili fossili, questa soluzione comporterebbe in realtà un risparmio significativo di acqua.   
Fonte: Hydrogenappliances.com

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Per quanto tempo New Holland ha lavorato a questo progetto? E chi ha lavorato a questo progetto?

New Holland ha sviluppato questo progetto in un arco di tempo molto breve. La costruzione del primo prototipo ha richiesto non più di quattro mesi. Ciò è stato possibile solo grazie ai lunghi anni di ricerca del Gruppo Fiat e dei suoi partner.

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Qual è la differenza rispetto all’idrogeno utilizzato nei missili Ariane 5?

I missili Ariane 5 utilizzavano una miscela di propellenti (ergoli), tra cui anche l’idrogeno. In questo caso, però, l’idrogeno veniva utilizzato in forma liquida e combinato con altri ossidanti per la combustione e la generazione di energia. Nel trattore NH²™, invece, la potenza si ottiene da una cella a combustibile, senza combustione. Si tratta, perciò, di un processo completamente diverso.

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Quanti investimenti servono per realizzare un’azienda agricola energeticamente autosufficiente?

Dipende dalla situazione particolare di ogni singola azienda. Per le aziende che producono già energia elettrica da altre fonti, come il biogas, i costi di realizzazione sarebbero inferiori rispetto a quelli delle aziende con la necessità di impiantare ex-novo un sistema a energia solare o eolica. Tuttavia, in pochi anni l’investimento necessario per un sistema di questo genere diventerebbe fattibile in termini di costi e, secondo le nostre stime, si ripagherebbe in 3 anni o anche meno.

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Qual è la coppia di questo trattore? E la sua autonomia? 

La coppia di questo trattore è 300 Nm. L’autonomia attuale del trattore è invece di 1,5-2 ore, con un serbatoio da 110 litri di idrogeno a una pressione di 350 bar. Va notato che si tratta del primo prototipo e che ci sono ampi margini di miglioramento. Per esempio, aumentando la pressione e le dimensioni del serbatoio, l’autonomia dei futuri prototipi potrebbe raggiungere valori accettabili.

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Essendo l’idrogeno più infiammabile rispetto alla benzina, il suo impiego non è  pericoloso?

Se è vero che l’idrogeno ha uno spettro di infiammabilità più ampio rispetto a quello della benzina, bisogna tuttavia considerare anche la percentuale complessiva di rischio di incendio dovuto a un rilascio accidentale dell’idrogeno in atmosfera. Oltre allo spettro di infiammabilità, ogni combustibile ha proprietà diverse di cui occorre tenere altrettanto conto. Per esempio, il ristretto spettro di infiammabilità della benzina è fuorviante, in quanto può essere frequentemente e facilmente raggiunto durante la normale manipolazione da parte dell’utente e certamente in caso di fuoriuscita. Naturalmente, con la benzina si verificano degli incendi ma, come sappiamo, non si verificano certo ogni volta che i vapori di benzina vengono a contatto dell’aria, in quanto i vapori non riescono sempre a trovare immediatamente un innesco. L’idrogeno ha uno spettro di infiammabilità più ampio, ma siccome è più leggero dell’aria (50 volte più leggero dei vapori di benzina e perfino dell’elio) e si diffonde 12 volte più velocemente dei vapori di benzina, è molto difficile che l’idrogeno trovi un innesco adatto in un ambiente aperto, come per esempio una stazione di rifornimento.
I sistemi di rifornimento dell’idrogeno per autotrazione sono progettati per garantire la sicurezza del pubblico, esattamente come i sistemi di rifornimento della benzina. Se è vero che entrambi i sistemi di rifornimento utilizzano manichette e valvole di sicurezza e sistemi di monitoraggio, nel caso dell’idrogeno si va addirittura oltre. I distributori di idrogeno sono infatti sistemi “chiusi”, il che significa che il combustibile non è esposto all’aria, a differenza della benzina che può fuoriuscire abbastanza facilmente durante i rifornimenti. Questo criterio progettuale del sistema chiuso mantiene sempre l’idrogeno all’interno di una opportuna sede di contenimento e impedisce all’ossigeno o all’aria di mischiarsi con l’idrogeno stesso, escludendo così la presenza di uno dei materiali combustibili necessari per provocare un incendio. Ciò riduce ulteriormente la già scarsa capacità di ignizione dell’idrogeno rispetto alla benzina, prevenendo sempre la possibilità che una scintilla o una fonte di innesco possa interagire con il gas.
Fonte: Shell Hydrogen LLC

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L’idrogeno è nocivo da respirare?

Respirare accidentalmente una piccola quantità d’idrogeno non causa alcun rischio per la salute. L’idrogeno non è tossico per l’uomo, per gli animali e per l’ambiente. Come altri gas di uso comune, l’idrogeno respinge l’ossigeno e si sostituisce a quest’ultimo. Poiché l’idrogeno si disperde molto rapidamente nell’ambiente, esiste un rischio bassissimo di respirarne in quantità eccessive.

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Ma l’elettricità non è più efficiente?

Sì, l’elettricità di per sé sarebbe più efficiente ma l’elettricità è anche energia che deve essere accumulata per poter essere utilizzata su un trattore. L’elettricità dovrebbe essere accumulata nelle batterie ma per consentire l’autonomia media di un trattore queste batterie dovrebbero avere delle dimensioni e un peso talmente elevati da non permetterne l’installazione a bordo del veicolo. Considerando 8 ore di lavoro nell’azienda agricola, il consumo di un trattore è di circa 368 kWH al giorno. Per supportare un’operatività di questa durata pur con batterie di ultima generazione, occorrerebbe una batteria di circa 3,2 m³ (l’attuale cubatura dei serbatoi di idrogeno è di 0,1 m³)! Inoltre, una batteria di questo genere peserebbe circa 6,5 tonnellate! Diventa quindi praticamente impossibile sviluppare un trattore con una batteria di questo peso e di queste dimensioni. Esisterebbero poi altri problemi: la capacità di queste batterie si riduce del 20% all’anno. Dopo 5 anni, la capacità sarebbe ridotta addirittura al 40% e una ricarica rapida sarebbe praticamente impossibile: per ricaricare un trattore in 1 ora, occorrerebbe infatti una centralina media da 600 kW. E ricaricare una batteria con questa potenza significherebbe probabilmente danneggiarla. Infine, sorge spontanea una domanda: dove smaltire una batteria da 6 tonnellate? Per queste ragioni, la batteria non è una soluzione prevedibile per i trattori. Le batterie sono utili per le automobili, perché possono coprire distanze brevi, funzionare a piena potenza per una quantità di tempo minima e ricaricarsi in frenata; inoltre la ricarica potrebbe avvenire di notte a costi relativamente contenuti. Ma per i trattori non è così.

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L’NH²™ è il primo trattore alimentato a idrogeno? 

Sì! Questo è il primo trattore agricolo alimentato a idrogeno. In passato sono state proposte altre iniziative per l’utilizzo di altri tipi di celle a combustibile ma mai con l’idrogeno. Nel 1959 un trattore Allis Chalmers è stato alimentato con celle a combustibile alcaline. Tuttavia, è importante sottolineare che il combustibile non era idrogeno ma propano.

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Quando è stata inventata la cella a combustibile?

La prima dimostrazione delle celle a combustibile fu tenuta nel 1839 ad opera di Sir William Grove. Tuttavia, è solo nel 1959 che si è arrivati alla dimostrazione di una cella a combustibile autenticamente funzionante. Dopo l’utilizzo nel programma spaziale della NASA, l’interesse per le celle a combustibile è calato fino agli anni Novanta quando sono stati avviati progetti di ricerca e sviluppo in vista di una sempre più probabile commercializzazione.
Fonte: fuelcelltoday.com

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Quanti tipi di celle a combustibile esistono? 

Esistono vari tipi di celle a combustibile, che solitamente si differenziano per l’elettrolita contenuto al loro interno. I tipi più conosciuti sono: alcaline, ai carbonati fusi, ad acido fosforico, a membrana a scambio protonico, all’ossido solido. Attualmente la ricerca si sta concentrando anche sulle celle a combustibile a metanolo diretto e su quelle rigenerative.
Fonte: fuelcelltoday.com

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Che cos’è una cella a combustibile?

Una cella (detta anche pila) a combustibile è un dispositivo elettrochimico che produce elettricità e calore da un combustibile (spesso l’idrogeno) e dall’ossigeno. A differenza di quanto avviene in un motore tradizionale, per fare ciò non occorre bruciare il combustibile, assicurando quindi un meccanismo d’azione più efficiente e meno inquinante.
Fonte: fuelcelltoday.com

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Qual è la differenza tra una cella a combustibile e una batteria?

Mentre una batteria accumula e rilascia elettricità attraverso un processo chimico, una cella a combustibile produce energia attraverso la reazione del combustibile con l’aria. La batteria avrà quindi un’autonomia di funzionamento limitata e, una volta esaurita, dovrà essere ricaricata o smaltita. Viceversa, la cella a combustibile continua a funzionare e a produrre energia fin tanto che è assicurata la presenza del combustibile e dell’ossigeno.  Fonte: fuelcelltoday.com

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Le celle a combustibile sono una fonte di energia rinnovabile?

Le celle a combustibile in sé non costituiscono una fonte di energia, bensì producono energia attraverso l’utilizzo di un combustibile. Se questo combustibile è ottenuto da fonti rinnovabili, allora le celle a combustibile possono costituire una componente importante della catena energetica. L’idrogeno potrebbe infatti essere utilizzato per accumulare energia a intermittenza e le cellule a combustibile potrebbero riconvertire questo idrogeno in energia quando serve.
Fonte:  fuelcelltoday.com