E-Fuel - carburanti prodotti sinteticamente

L’elettrificazione dei gruppi propulsori sta crescendo velocemente. Allo stesso tempo, è necessario ridurre immediatamente le emissioni di gas serra prodotte dall’ampia flotta di veicoli dotati di motori a combustione. Per fronteggiare questo problema ci sono diverse soluzioni, presentate al 43° Simposio Internazionale dei Motori (Internationales Wiener Motorensymposium).

Se le immatricolazioni di nuovi veicoli nel mercato europeo mostrano un rapido aumento dei veicoli elettrici e ibridi plug-in, circa 1,4 miliardi di veicoli funzionano ancora con motori a combustione – e non sono destinati a scomparire. Al contrario: a causa della crescita demografica nei Paesi in cui la mobilità elettrica non è ancora diffusa, il numero potrebbe salire a quasi due miliardi di veicoli. In più, circa 27.000 aerei e 90.000 navi sono alimentati da combustibili convenzionali e, al momento, non esiste un’alternativa tecnica sensata per la propulsione di questi mezzi di trasporto – senza dimenticare che, solo in Europa, circa 20 milioni di riscaldatori vengono alimentati da combustibili convenzionali, liquidi o a gas.

Per raggiungere gli ambiziosi obiettivi ambientali, i numerosi veicoli con motore a combustione devono essere sostituiti al più presto da carburanti sintetici
Per raggiungere gli ambiziosi obiettivi ambientali, i numerosi veicoli con motore a combustione devono essere sostituiti al più presto da carburanti sintetici

Carburanti sostitutivi puliti

Con l’imminente introduzione della legislazione UE7 sui gas di scarico, i motori a combustione di nuova immatricolazione dovranno essere molto meno inquinanti. Tuttavia queste ottimizzazioni avranno un effetto relativamente ridotto sull’ambiente, mentre l’introduzione di nuovi carburanti potrebbe svolgere un ruolo molto più importante nella riduzione dei gas serra a livello globale. Così facendo, i veicoli esistenti potrebbero funzionare in modo rapido e globale con emissioni di CO 2 molto più basse.

Un’ampia gamma di carburanti prodotti sinteticamente potrebbe essere utilizzata in miscele o in totale sostituzione dei composti idrocarburici convenzionali e apporterebbe notevoli benefici. L’e-Fuel Alliance, un consorzio per la produzione industriale di carburanti sintetici da fonti energetiche rinnovabili, stima che entro il 2030 si potrebbero risparmiare 60 milioni di tonnellate di CO 2 miscelando il cinque per cento di e-fuel. Questo equivarrebbe a togliere 40 milioni di auto dalla strada.

I synfuel sono attesi anche dai proprietari dei veicoli d’epoca: all’Empa di Dübendorf è stata svolta una serie di test per provare la compatibilità di questi carburanti con i vecchi motori
I synfuel sono attesi anche dai proprietari dei veicoli d’epoca: all’Empa di Dübendorf è stata svolta una serie di test per provare la compatibilità di questi carburanti con i vecchi motori

Una élite di ricercatori a Vienna

Al Simposio dei Motori di Vienna, Martin Härtl, direttore dei sistemi di propulsione mobile sostenibile dell’Università Tecnica di Monaco, ha spiegato che i trasporti “si trovano davanti a una sfida particolare, poiché dipendono ancora per oltre il 90% da combustibili fossili provenienti da petrolio e gas naturale”. L’idrogeno, vale a dire l’e-fuel più semplice dal punto di vista chimico, e il metano (CH4, gas naturale), una fonte energetica diffusa in tutto il mondo e dotata di una buona infrastruttura, potrebbero essere integrati da e-fuel con proprietà specifiche per un uso ottimale nei vari motori a combustione. In questo modo è possibile ottenere elevati rendimenti termodinamici ed eliminare facilmente le emissioni critiche, come il particolato e gli ossidi di azoto, mediante i noti sistemi di trattamento dei gas di scarico.

Secondo Härtl, il fatto che queste “batterie chimiche” peseranno molto meno di quelle elettriche va a favore dell’uso di combustibili prodotti sinteticamente, poiché “l'aria per la combustione è già presente dove viene utilizzata”. Härtl ha sottolineato che la scarsa efficienza complessiva della produzione di combustibili sintetici sarebbe trascurabile se si tenesse conto dell’enorme apporto energetico del sole. Dopo tutto, la nostra stella fornisce ogni giorno un multiplo del fabbisogno energetico annuale del mondo.

Karl Dums di Porsche AG ha dichiarato al summit degli sviluppatori di motori nella Hofburg di Vienna: “Affinché il carburante a base di metanolo prodotto dal processo Fischer-Tropsch sia conforme alla norma attuale e possa essere utilizzato direttamente, le sue proprietà devono essere ulteriormente migliorate con l’aggiunta di componenti di miscelazione. Attualmente, queste miscele sono ancora prodotte partendo da materie prime fossili e vegetali. La varietà dei metodi di produzione di questi componenti rappresenta una sfida notevole. L’obiettivo di Porsche e del suo partner Siemens Energy è quello di produrre tutti i componenti del carburante a partire dal metanolo. Oltre all’e-metanolo e all’e-benzina, il nuovo impianto di produzione in Cile fornirà anche e-kerosene. In fondo, non si tratta solo di carburanti sintetici per il consumo dei veicoli, ma di importare in Europa energia rigenerativa anziché fossile, perché “anche in futuro l’Europa non sarà del tutto autosufficiente in termini di energia rinnovabile”.

Durante il simposio Internazionale dei motori di Vienna di quest’anno, tutto era (quasi) interamente incentrato sull’idrogeno e sugli e-fuel
Durante il simposio Internazionale dei motori di Vienna di quest’anno, tutto era (quasi) interamente incentrato sull’idrogeno e sugli e-fuel
L’idrogeno (H2) e il diossido di carbonio (CO2) consentono di produrre diversi tipi di carburanti sintetici
L’idrogeno (H2) e il diossido di carbonio (CO2) consentono di produrre diversi tipi di carburanti sintetici

Base di biomassa

I biocarburanti sono combustibili liquidi o gassosi prodotti dalla biomassa, come etanolo, biodiesel o biogas. Nella seconda generazione, sono prodotti solo da scarti vegetali e, sempre più spesso, da colture di alghe. Il carburante metanolo (M100) è già standardizzato e può essere trasformato in benzina e in OME ( ossimetilene ) o DME ( dimetilene ) per i motori diesel. Inoltre, il metanolo può essere utilizzato come deposito intermedio nei veicoli a celle a combustibile. I vantaggi sono lo stato liquido fisico a basso raffreddamento e la bassa pressione a temperatura ambiente. Tuttavia, le applicazioni pratiche sono ancora allo stadio di test di laboratorio.

Per diesel e carburanti a base di benzina

Se per i veicoli diesel esistono alternative adeguate al carburante fossile, come l’R33 o l’HVO100, ci sono sempre più approcci per la produzione di combustibili da fonti bio per la benzina. Per i motori a benzina, l’etanolo si presta come componente di miscela perché ha un elevato numero di ottano e consente di utilizzare anche quei componenti che, al contrario, hanno un basso indice di ottano, come la benzina grezza. “L’E20 viene quindi visto come il prossimo passo per i motori a benzina”, ha dichiarato Wolfgang Warnecke, capo-ingegnere di Shell, al Simposio di Vienna.

Testo: Stephan Hauri
Immagini: empa/amag/zVg

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