I biofuel nella sfida della decarbonizzazione

La decarbonizzazione rappresenta una delle sfide più urgenti per l’Unione Europea, che mira alla neutralità climatica entro il 2050 con il traguardo intermedio di ridurre le emissioni nette di gas serra di almeno il 55% entro il 2030.

Nel settore del trasporto stradale europeo, la prospettiva di una completa elettrificazione sembra per il momento progressivamente attenuarsi, pur a fronte dell’evidente vantaggio in termini di efficienza energetica offerto dalla trazione elettrica.

A valle della recente deregulation che riguarda il ban delle vetture con motore a combustione interna dal 2035, il futuro delineato dalla Commissione europea per i target di decarbonizzazione passa attraverso l’impiego dei biocarburanti. In questo scenario, combustibili liquidi come biometano, bioetanolo, biodiesel, oltre ai più avanzati diesel e jet fuel da hydrotreating di oli di scarto, si pongono come un’alternativa rinnovabile ai carburanti fossili, contribuendo alla riduzione delle emissioni e al miglioramento della sicurezza energetica. Inoltre, nei comparti ad alta intensità energetica e di difficile elettrificazione, come l’aviazione e il trasporto marittimo, i biocarburanti costituiscono una soluzione strategica per il conseguimento degli obiettivi di riduzione delle emissioni.

Attraverso l’adozione della direttiva Red III, l’Unione Europea ha già avviato una transizione strutturata verso biocarburanti avanzati derivanti da materie prime sostenibili. Tuttavia, il successo di questa strategia dipende da un delicato equilibrio tra innovazione tecnologica, sostenibilità delle filiere e tutela della biodiversità. Va inoltre considerato che, allo stato attuale, i biocarburanti sono prevalentemente impiegati in miscela con combustibili fossili, con percentuali variabili a seconda del quadro normativo nazionale e con costi decisamente diversi. Solo in alcuni contesti, come in Finlandia, l’Hvo (Hydrotreated vegetable oil) viene utilizzato su larga scala come alternativa diretta al diesel fossile.

Classificazione: dalle colture alimentari ai biofuel di quarta generazione

I biocarburanti sono classificati in quattro generazioni basate sulla natura della materia prima e sul livello di sviluppo tecnologico.

La prima generazione deriva da colture alimentari come mais, soia e canna da zucchero, ma il suo impiego è oggi limitato dal dibattito "food vs fuel" e dall'impatto potenziale sui prezzi dei beni di prima necessità.

La seconda generazione ha risolto questo conflitto utilizzando oli esausti, biomasse lignocellulosiche non edibili, scarti agricoli e residui forestali. È in questo gruppo che troviamo la maggior parte dei biofuels per trasporto, il cui uso è incentivato rispetto ai biocarburanti tradizionali con l’applicazione del “double counting”, ossia un maggiore peso in termini di rendicontazione delle quote bio in miscela.

La terza generazione si focalizza invece sulle macro e microalghe, che possono essere coltivate in acque reflue o saline, garantendo rese energetiche per ettaro molto superiori alle colture terrestri.

La quarta generazione rappresenta l'avanguardia, impiegando microrganismi geneticamente modificati accoppiati a tecnologie di cattura e stoccaggio del carbonio.

Figura 1 - Le quattro generazioni di biocarburanti (Cavelius et al., 2023)

Il quadro normativo: la Renewable energy directive (Red) III

Il pilastro della strategia europea è la direttiva Red III, adottata nell’ottobre 2023, che innalza sensibilmente le ambizioni dell'Unione in materia di energia pulita.

Per il settore dei trasporti, la norma impone agli stati membri di scegliere tra due obiettivi vincolanti: raggiungere almeno il 29% di energia rinnovabile nel consumo finale o ridurre l'intensità delle emissioni di gas serra del 14,5% entro il 2030.

All'interno di questo quadro, i biofuel avanzati (prodotti da scarti e residui) e i carburanti di origine non biologica (come l’idrogeno rinnovabile e i carburanti sintetici “e-fuels”) assumono un ruolo prioritario, con un sotto-obiettivo combinato del 5,5%.

Al fine di garantire l’integrità ambientale, la direttiva conferma un tetto massimo del 7% per i biocarburanti da colture alimentari e prevede il progressivo azzeramento, entro il 2030, di quelli ad alto rischio di cambiamento indiretto della destinazione d’uso dei terreni (Iluc). Questo fenomeno si verifica, infatti, quando la produzione di biocarburanti sposta le colture alimentari verso nuove terre, innescando deforestazione o il drenaggio di zone umide, con il conseguente rilascio di massicce quantità di CO₂ precedentemente stoccate nel suolo. Per mitigare tali impatti, la normativa europea impone limiti rigorosi alle colture alimentari e prevede l'azzeramento entro il 2030 dei biofuel ad alto rischio Iluc.

La trasparenza e la tracciabilità lungo la value chain dei biofuel è assicurata dalla Union Database, una piattaforma di tracciabilità globale che monitora ogni partita di carburante dalla materia prima al mercato, integrandosi con il sistema delle garanzie di origine per prevenire frodi e doppi conteggi.

Innovazione: gli "Electrobiofuel" e il futuro

Una frontiera emergente è l’electro-biomanufacturing, che punta a superare l’inefficienza della fotosintesi naturale (generalmente inferiore all’1%) utilizzando elettricità rinnovabile per convertire la CO₂ direttamente in carburanti liquidi, con un consumo di suolo drasticamente ridotto e un'impronta carbonica potenzialmente negativa.

L’avanguardia della ricerca si sta spostando verso l’electro-biomanufacturing, una tecnologia ibrida che mira a superare l’inefficienza intrinseca della fotosintesi naturale, la cui resa energetica solare è generalmente inferiore all’1%. Questa nuova frontiera degli electrobiofuels utilizza elettricità rinnovabile per ridurre elettrochimicamente la CO₂ in molecole semplici, che microrganismi o enzimi trasformano poi in carburanti complessi e pronti all'uso. I vantaggi sono potenzialmente rivoluzionari: un’efficienza energetica complessiva molto più elevata (fino al 5,5%) e un fabbisogno di suolo minimo, stimato in meno dell'1% della superficie terrestre totale per coprire l'intera domanda globale di biodiesel. Grazie all'integrazione con sistemi di cattura diretta della “CO2” dall'aria e l'uso dell'intelligenza artificiale per l'ottimizzazione dei processi, questi carburanti possono raggiungere un'impronta carbonica negativa, offrendo una soluzione tecnologica al dilemma tra produzione energetica, protezione degli ecosistemi e sicurezza alimentare.

Figura 2 - Illustrazione schematica del concetto di electro-biomanufacturing e del suo confronto con il tradizionale processo di produzione di biocarburanti (Chen et al., 2025b)

Riferimenti

Bisht, G. S., & Pandey, S. (2025). Biofuels for a Sustainable Future: Generations, technologies, and key challenges in renewable energy. BioEnergy Research, 18(1). https://doi.org/10.1007/s12155-025-10842-y

Cavelius, P., Engelhart-Straub, S., Mehlmer, N., Lercher, J., Awad, D., & Brück, T. (n.d.). The potential of biofuels from first to fourth generation. PLoS Biology, 21(3), e3002063. https://doi.org/10.1371/journal.pbio.3002063

Chen, K., Dai, S. Y., & Yuan, J. S. (2025). Electrobiofuels for a sustainable future. One Earth, 8(7), 101383. https://doi.org/10.1016/j.oneear.2025.101383

Directive - EU - 2023/2413 - EN - Renewable Energy Directive - EUR-LEX. (n.d.). https://eur-lex.europa.eu/eli/dir/2023/2413/oj/eng