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Fotobioreattori tubulari con microalghe verdi che producono bio-olio assorbendo CO2 dall'atmosfera

Le alghe microscopiche e l'idrogeno rappresentano la frontiera della decarbonizzazione dei trasporti. Senza competere con l'agricoltura e catturando CO2, queste tecnologie potrebbero rivoluzionare treni, navi e camion dove le batterie falliscono. LEGGI TUTTO L'ARTICOLO

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Oltre i biocombustibili tradizionali: il problema della terra
I biocombustibili di prima generazione, derivati da colture alimentari come mais e canna da zucchero, hanno creato il problema del conflitto cibo-energia. Destinare terre fertili alla produzione di etanolo o biodiesel significa sottrarle all'agricoltura alimentare, con conseguenze sui prezzi dei generi alimentari e sulla sicurezza alimentare globale.

I biocombustibili di seconda generazione, prodotti da biomasse lignocellulosiche come scarti agricoli e forestali, hanno parzialmente risolto questo problema, ma rimangono limitati dalla disponibilità di materia prima e dall'efficienza ancora modesta dei processi di conversione.

La terza generazione di biocombustibili si basa su un organismo radicalmente diverso: le microalghe. Questi microrganismi fotosintetici crescono in acqua, non competono con le colture alimentari, hanno tassi di crescita elevatissimi e possono accumunare lipidi (oli) fino al cinquanta-settanta percento del loro peso secco. Soprattutto, catturano anidride carbonica dall'atmosfera durante la crescita, rendendo il bilancio di carbonio potenzialmente neutro o addirittura negativo.

Come funzionano i fotobioreattori
Le microalghe possono essere coltivate in due sistemi principali: vasche aperte (open ponds) o fotobioreattori chiusi. I fotobioreattori sono strutture tubolari o a pannelli trasparenti in cui le alghe crescono in condizioni controllate. Questo permette di ottimizzare temperatura, pH, concentrazione di nutrienti e intensità luminosa, massimizzando la produttività.

Il processo è sorprendentemente semplice: le alghe vengono inoculate nel fotobioreattore contenente acqua, nutrienti (principalmente azoto e fosforo) e anidride carbonica. Attraverso la fotosintesi, convertono la CO2 in biomassa, accumulando lipidi al loro interno. Quando raggiungono la densità ottimale, le alghe vengono raccolte, concentrate e sottoposte a estrazione dei lipidi.

I lipidi estratti possono essere convertiti in biodiesel attraverso transesterificazione, esattamente come l'olio di colza o di girasole. Ma a differenza delle piante oleaginose tradizionali, le alghe possono produrre dieci-trenta volte più olio per ettaro all'anno, e non richiedono terra arabile: possono crescere su terreni marginali, in deserti costieri, o addirittura su piattaforme marine.

Selezione genetica e ingegneria metabolica
Non tutte le specie di microalghe sono uguali. Alcune accumulano più lipidi, altre crescono più velocemente, altre ancora tollerano meglio temperature estreme o salinità elevate. La ricerca biotecnologica si concentra sulla selezione e sul miglioramento genetico di ceppi ad alte prestazioni.

Tecniche di mutagenesi e selezione artificiale hanno prodotto ceppi di Chlorella, Nannochloropsis e Scenedesmus con accumulo lipidico superiore al settanta percento. L'ingegneria genetica permette di modificare i pathway metabolici delle alghe per reindirizzare più energia verso la sintesi di lipidi invece che verso la crescita cellulare.

Un approccio promettente è l'uso di stress metabolico controllato: sottoponendo le alghe a carenza di azoto o a eccesso di luce, si induce l'accumulo di lipidi come meccanismo di sopravvivenza. Combinando selezione genetica e controllo ambientale, si possono ottenere produttività che rendono economicamente competitivo il biodiesel da alghe.

Cattura di CO2 industriale: il doppio vantaggio
Uno dei vantaggi più interessanti dei fotobioreattori è la possibilità di utilizzarli per catturare l'anidride carbonica da fonti industriali concentrate, come centrali termoelettriche o cementifici. Invece di sequestrare la CO2 sottoterra (carbon capture and storage, CCS), la si può convogliare nei fotobioreattori dove diventa nutrimento per le alghe.

Questo crea un ciclo virtuoso: l'industria pesante produce CO2, le alghe la catturano e la trasformano in biomassa, la biomassa diventa biocombustibile che viene bruciato rilasciando nuovamente CO2, ma in quantità inferiore grazie all'efficienza del processo. Nel lungo termine, integrando più cicli e ottimizzando le efficienze, si può tendere a un bilancio di carbonio netto negativo.

Progetti pilota in tutto il mondo stanno testando questa integrazione industriale. In Germania, una centrale a carbone alimenta fotobioreattori che producono biomassa per mangimi animali e bioplastiche. In Cina, un cementificio ha installato impianti di alghe che catturano parte delle emissioni di processo. La tecnologia esiste: manca ancora la scalabilità economica.

Celle a combustibile a idrogeno: oltre le auto
Mentre i biocombustibili da alghe affrontano il problema delle emissioni nei settori difficili da elettrificare, le celle a combustibile a idrogeno offrono una soluzione complementare. Una cella a combustibile converte direttamente l'energia chimica dell'idrogeno in elettricità attraverso una reazione elettrochimica, producendo solo acqua come sottoprodotto.

Le auto a idrogeno esistono già, ma il loro mercato rimane di nicchia a causa della mancanza di infrastrutture di rifornimento. Tuttavia, le celle a combustibile mostrano vantaggi decisivi in applicazioni dove il peso delle batterie è proibitivo: treni, navi, camion pesanti, autobus urbani e veicoli da cantiere.

Un treno a batterie dovrebbe trasportare decine di tonnellate di accumulatori per avere un'autonomia ragionevole, riducendo drasticamente il carico utile. Un treno a celle a combustibile, invece, trasporta serbatoi di idrogeno compressi molto più leggeri e può rifornirsi in pochi minuti, esattamente come un treno diesel. In Germania, i primi treni passeggeri a idrogeno circolano già commercialmente su linee non elettrificate.

La sfida dell'idrogeno verde
Il problema delle celle a combustibile non è tecnologico, ma logistico ed energetico: come produrre l'idrogeno? Oggi, oltre il novanta percento dell'idrogeno globale viene prodotto da reforming del metano (idrogeno grigio), un processo che emette enormi quantità di CO2. L'idrogeno "verde", prodotto per elettrolisi dell'acqua usando elettricità rinnovabile, è ancora costoso e poco diffuso.

La chiave è l'integrazione con le rinnovabili intermittenti. L'energia eolica e solare produce elettricità in modo variabile: troppa quando c'è vento o sole, insufficiente quando mancano. Usare l'eccesso di produzione rinnovabile per elettrolizzare l'acqua e produrre idrogeno permette di stoccare energia in forma chimica, trasportabile e utilizzabile quando serve.

L'idrogeno diventa quindi non solo un carburante, ma un vettore energetico fondamentale per l'integrazione delle rinnovabili nel sistema energetico. Prodotto in eccesso di giorno, può alimentare celle a combustibile di notte. Prodotto in regioni ventose o soleggiate, può essere trasportato via pipeline o nave verso regioni meno favorite.

Biocombustibili da alghe e celle a combustibile a idrogeno non sono soluzioni magiche, ma tasselli di un puzzle complesso. La decarbonizzazione completa dei trasporti richiederà un mix di tecnologie: elettrico a batteria per auto e veicoli leggeri, idrogeno per trasporti pesanti e a lungo raggio, biocombustibili avanzati per aviazione e navigazione. L'importante è iniziare a costruire le infrastrutture oggi, perché il futuro sostenibile non si improvvisa.

 

I menhir di Carnac allineati all'orizzonte in un tramonto spettacolare che ne esalta la geometria misteriosa

Oltre tremila pietre erette in file perfette per chilometri: gli allineamenti di Carnac sono il più grande complesso megalitico del mondo. La loro costruzione nel Neolitico rimane un enigma ingegneristico che continua a sfidare la nostra comprensione. LEGGI TUTTO L'ARTICOLO

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Un paesaggio di pietra: la Bretagna megalitica
Nella Bretagna meridionale, tra la cittadina di Carnac e il villaggio di La Trinité-sur-Mer, si estende uno dei paesaggi archeologici più straordinari del pianeta. Oltre tremila menhir, pietre erette di granito locale, sono disposti in undici file parallele che si snodano per quasi quattro chilometri. Visti dall'alto, gli allineamenti sembrano le costole di un gigantesco scheletro di pietra disteso sulla terra.

Questi monumenti furono eretti tra il 4500 e il 3300 avanti Cristo, durante il Neolitico medio, da comunità agricole che abitavano la regione. Non erano nomadi primitivi, ma società organizzate capaci di mobilitare enormi risorse umane e tecnologiche per progetti che travalicavano la durata di una singola generazione.

Le dimensioni del fenomeno
Gli allineamenti di Carnac si dividono in tre gruppi principali: Le Ménec a ovest (con 1099 menhir in undici file), Kermario al centro (con 1029 menhir in dieci file) e Kerlescan a est (con 555 menhir in tredici file). Le pietre variano enormemente in dimensioni: dai piccoli menhir alti meno di un metro ai giganti che superano i quattro metri di altezza.

La disposizione non è casuale. Le file sono orientate grossomodo est-ovest, con leggere variazioni che alcuni archeologi hanno interpretato come allineamenti astronomici. Le pietre più alte si trovano generalmente all'estremità occidentale di ogni gruppo, mentre quelle più piccole sono a est, creando un effetto visivo di "digradazione" che amplifica la percezione della distanza.

Ma Carnac non è solo allineamenti. La regione è disseminata di dolmen (camere funerarie megalitiche coperte), tumuli, cairn e singoli menhir isolati. Il paesaggio intero era stato trasformato in un complesso cerimoniale la cui logica ci sfugge ancora largamente.

Il Grand Menhir Brisé: il gigante caduto
A pochi chilometri dagli allineamenti, nel sito di Locmariaquer, giace spezzato in quattro pezzi il più straordinario dei menhir europei. Il Grand Menhir Brisé, se fosse intatto, raggiungerebbe i venti metri di altezza e peserebbe circa trecentotrenta tonnellate. È la più grande pietra singola mai movimentata nel Neolitico europeo.

La sua caduta e frammentazione avvennero in epoca antica, forse a causa di un terremoto o dell'erosione della base. Ma il vero mistero è come fu eretto. Spostare un monolito del genere richiede una comprensione sofisticata della fisica e della meccanica. Gli archeologi ipotizzano un sistema complesso di leve progressive, rulli in legno, corde intrecciate in fibre vegetali o cuoio, e soprattutto terrapieni: enormi rampe di terra su cui far scivolare la pietra, da smantellare dopo l'erezione.

Esperimenti archeologici moderni hanno dimostrato che, teoricamente, alcune centinaia di persone coordinate potrebbero spostare una pietra del genere. Ma il coordinamento richiesto, la logistica, l'organizzazione sociale necessaria a mobilitare tante persone per un progetto che non offriva vantaggi pratici immediati: tutto questo implica una società molto più complessa di quanto tradizionalmente si pensi del Neolitico.

Ipotesi sul significato: astronomia, religione, potere
Perché furono costruiti gli allineamenti di Carnac? Le teorie sono molteplici e nessuna è definitiva. L'ipotesi astronomica suggerisce che i menhir fungessero da marcatori per osservare il sorgere e il tramontare del sole nei solstizi e negli equinozi, o i cicli lunari. Alcune pietre sembrano effettivamente allineate con questi eventi celesti, ma gli allineamenti non sono abbastanza precisi da permettere calcoli astronomici sofisticati.

L'ipotesi religiosa-cerimoniale propone che gli allineamenti fossero percorsi processionali, vie sacre lungo le quali le comunità si muovevano durante cerimonie stagionali legate ai cicli agricoli. Le pietre avrebbero delimitato uno spazio sacro, separando il mondo profano da quello rituale.

Un'ipotesi più recente enfatizza l'aspetto politico-sociale: la costruzione di monumenti megalitici richiedeva una leadership forte capace di organizzare il lavoro collettivo. Gli allineamenti sarebbero quindi manifestazioni di potere, monumenti alla gloria dei capi o delle élite che li commissionarono. La loro grandiosità comunicava un messaggio chiaro: questa comunità è potente, organizzata, capace di imprese straordinarie.

È probabile che tutte queste funzioni coesistessero. I megaliti potevano essere al tempo stesso osservatori astronomici, luoghi di culto, marcatori territoriali e simboli di potere. Il fatto che fossero costruiti per durare millenni suggerisce che le comunità neolitiche pensavano in termini di eredità transgenerazionale: questi monumenti erano messaggi lanciati verso il futuro.

La tecnologia megalitica: ingegneria senza metallo
Come fu possibile erigere migliaia di menhir senza strumenti metallici? Gli uomini del Neolitico disponevano solo di attrezzi in pietra levigata, legno, corde vegetali o in cuoio, e leve. Eppure riuscirono a estrarre blocchi di granito dalle cave, trasportarli anche per diversi chilometri e erigerli verticalmente.

Le tecniche di estrazione sfruttavano le fratture naturali della roccia. I blocchi venivano isolati inserendo cunei di legno nelle fessure e bagnandoli: il legno, gonfiandosi, esercitava una pressione sufficiente a spaccare la pietra. Una volta estratto, il blocco veniva trascinato su rulli di legno o fatto scivolare su slitte.

Per l'erezione, si scavava una fossa profonda come un terzo dell'altezza del menhir. La pietra veniva fatta scivolare fino al bordo della fossa, poi sollevata progressivamente con leve, mentre si riempiva lo spazio sottostante con pietre di supporto. Quando il menhir era verticale, la fossa veniva colmata e compattata. Il processo richiedeva giorni di lavoro e decine di persone.

Questa tecnologia "povera" dimostra che l'ingegno umano non dipende dalla complessità degli strumenti, ma dalla capacità di organizzare conoscenze empiriche, coordinare sforzi collettivi e perseverare attraverso generazioni.

Gli allineamenti di Carnac rimangono un enigma affascinante. Dopo cinquemila anni, queste pietre continuano a interrogarci sul significato che avevano per chi le eresse. Forse non troveremo mai una risposta definitiva, ma questo non diminuisce la loro potenza: sono la prova che l'umanità ha sempre sentito il bisogno di lasciare tracce monumentali del proprio passaggio, di costruire qualcosa che superasse la brevità della vita individuale.

 

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