Produzione di biodiesel potenziata con idrogeno dall’olio di Botryococcus braunii per uno sviluppo sostenibile dei carburanti

Trasformare la Melma degli stagni in Energia

Mentre il mondo cerca sostituti più puliti del gasolio, un alleato inaspettato emerge da stagni e vasche bassi: le alghe microscopiche. Questo studio esamina un’alga particolarmente ricca di olio, Botryococcus braunii, e pone una domanda pratica che potrebbe interessare un automobilista o un camionista: se trasformiamo questa alga in biodiesel e poi misceliamo quel carburante con gas idrogeno, può un motore diesel moderno funzionare con la stessa potenza del gasolio tradizionale — emettendo però uno scarico più pulito?

Dalla Melma Verde al Carburante Dorato

I ricercatori hanno prima coltivato grandi quantità di Botryococcus braunii in acqua arricchita di anidride carbonica, che aiuta le alghe ad accumulare oli. Dopo circa due settimane e mezza, hanno raccolto le alghe, rimosso la maggior parte dell’acqua e le hanno essiccate. Usando una miscela comune di solventi, hanno estratto gli oli e poi li hanno convertiti chimicamente in biodiesel con proprietà simili al gasolio convenzionale, come la facilità di accensione e il contenuto energetico. Il carburante ottenuto è stato miscelato in modo che il 30% provenisse dal biodiesel di alghe e il 70% dal gasolio standard — una miscela chiamata A30 — scelta perché in studi precedenti aveva mostrato un buon compromesso tra potenza del motore ed emissioni più pulite.

Come è stato allestito il motore di prova

Per valutare il comportamento di questa miscela a base di alghe nel mondo reale, il team ha utilizzato un motore diesel monocilindrico dotato della stessa tecnologia di iniezione ad alta pressione presente nelle auto e nei camion moderni. Hanno fatto funzionare il motore con gasolio puro, con la miscela A30 da sola e con A30 mentre veniva immesso idrogeno nell’aspirazione dell’aria a due portate diverse, approssimativamente “bassa” (4 LPM) e “alta” (8 LPM). Sensori accurati hanno monitorato il consumo di carburante, la temperatura e la pressione all’interno del cilindro e quali gas e particelle uscivano dal tubo di scarico. Procedure di sicurezza rigorose — come arrestatori di fiamma, rilevatori di perdite e valvole di sfogo della pressione — hanno mantenuto il sistema a idrogeno sotto controllo.

Più Potenza con Meno Carburante

Quando il motore è stato portato al carico massimo, la miscela con alghe e il flusso di idrogeno più elevato ha chiaramente superato il gasolio puro. L’efficienza termica al freno — una misura di quanta energia del carburante si trasforma in potenza utile all’albero — è salita dal 31% del gasolio puro a circa il 37% con A30 più idrogeno alto, un miglioramento di quasi un quinto. Contemporaneamente, il motore ha consumato meno carburante per fornire la stessa potenza: il consumo specifico di carburante è diminuito di circa il 20%. Il motore ha anche “respirato” meglio, con l’efficienza volumetrica in aumento dall’82% del gasolio al 91% con la combinazione alga–idrogeno. All’interno del cilindro, la pressione di picco e la velocità con cui il calore veniva rilasciato sono state entrambe più alte, segnalando una combustione più rapida e più completa della miscela carburante‑aria.

Scarico più Pulito, con un Importante Avvertimento

La combustione più pulita è risultata evidente nello scarico. Rispetto al gasolio puro a pieno carico, il miglior caso alga–idrogeno ha ridotto il monossido di carbonio, un indicatore di combustione incompleta, di quasi il 70%. Le emissioni di idrocarburi incombusti sono calate di circa il 43% e la coltre di fuliggine visibile — misurata come opacità del fumo — è scesa di circa il 14%. Anche l’anidride carbonica, il principale gas serra, è risultata circa l’8% più bassa, riflettendo sia l’efficienza migliorata sia il contenuto di carbonio inferiore del carburante a base di alghe. Le temperature dei gas di scarico erano leggermente più basse, indicando che più calore del carburante veniva trasformato in lavoro utile anziché perso nello scarico. Tuttavia, c’è un aspetto negativo: le emissioni di ossidi di azoto, una famiglia di inquinanti che contribuiscono allo smog e a problemi respiratori, sono aumentate di quasi il 50% quando è stato aggiunto l’idrogeno. Questi gas tendono a formarsi quando la combustione è molto calda ed efficiente, esattamente le condizioni create dalla miscela alga–idrogeno.

Cosa Significa per i Motori del Futuro

Per un non specialista, il messaggio principale è semplice: un motore diesel può funzionare almeno altrettanto bene — e in modo significativamente più pulito — con una miscela di biodiesel derivato da alghe e idrogeno rispetto al solo gasolio tradizionale. Il carburante da alghe riduce la dipendenza dagli oli fossili e l’idrogeno aiuta il motore a ottenere più lavoro utile da ogni goccia, riducendo drasticamente la maggior parte delle emissioni nocive. Il compromesso è un aumento degli ossidi di azoto, che gli autori suggeriscono possa essere affrontato con strategie esistenti come la ricircolazione dei gas di scarico, l’iniezione d’acqua o additivi specifici. Nel complesso, i risultati indicano un futuro in cui i motori pesanti potrebbero essere alimentati da carburanti coltivati in vasche invece che estratti dal sottosuolo, con l’idrogeno che funge da potente assistente nella spinta verso trasporti più puliti.

Citazione: Selvam, M., Nagarajan, P., Harish, K.A. et al. Hydrogen enhanced biodiesel production from Botryococcus braunii algal oil for sustainable fuel development. Sci Rep 16, 9783 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-40516-4

Parole chiave: biodiesel da alghe, doppio combustibile con idrogeno, emissioni motori diesel, carburanti sostenibili, Botryococcus braunii