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I carburanti di nuova generazione

La Commissione Europea sta lavorando per ridurre le emissioni dell’industria automobilistica. Nella strategia di mobilità “sostenibile e intelligente”, pubblicata lo scorso dicembre, ha stabilito l’obiettivo di immettere sul mercato almeno 30 milioni di auto a emissioni zero sulle strade europee entro il 2030, insieme alla proposta di legge per rendere più sostenibili le batterie dei veicoli elettrici (EV).

Tempo fa si era puntato sui biocombustibili con entusiasmo, oggi in parte affievolito. I biocombustibili hanno infatti evidenziato non pochi problemi.

Quelli di prima generazione hanno sollevato il dibattito “cibo o combustibile”, in quanto prodotti da materie prime che sono anche risorse alimentari (zuccheri, amidi, olio vegetale o grassi animali). Sono stati quindi superati dai biocombustibili di seconda generazione, prodotti a partire da colture non edibili o da porzioni di piante edibili, come gli steli, i gusci, i trucioli di legno e le bucce. Secondo gli esperti, avrebbero consentito una riduzione delle emissioni di gas serra maggiore rispetto a quelli di prima generazione, ma la loro produzione è complessa, poiché è necessario estrarre le materie prime dalla biomassa legnosa o fibrosa.

I biocarburanti di terza generazione hanno cercato di affrontare il problema coltivando alghe in laghi aperti o in mare. In teoria un modo molto efficiente per produrre biocarburanti senza sostituire l’agricoltura, ma antieconomico nella pratica.

Si è giunti così ai carburanti di quarta generazione: idrocarburi sintetici, prodotti sfruttando energia da fonti rinnovabili per questo chiamati elettrocarburanti o e-fuels. È proprio su questi che le grandi aziende stanno concentrando attenzione e investimenti. È di qualche mese fa l’annuncio di una partnership tra Siemens Energy, Porsche e diverse altre società, tra cui Enel, per avviare in Cile il primo impianto mondiale su scala industriale di questo tipo, denominato Haru Oni, per la produzione di combustibili sintetici, neutri dal punto di vista climatico, di cui Porsche sarà il primo utilizzatore.

Gli e-fuels vengono prodotti a partire da idrogeno e anidride carbonica. L’idrogeno viene prodotto dall’acqua tramite elettrolizzatori alimentati da energia rinnovabile, mentre l’anidride carbonica può essere catturata dall’aria o da fumi di scarico di processi industriali come la produzione di cemento o acciaio o la generazione di energia da combustibili fossili. La combinazione di questi due composti porta alla produzione di metano o metanolo e se necessario, successivamente, alla sintesi di altri composti quali diesel o benzina.

Sebbene la produzione di carburanti sintetici sia agli inizi, sono già operativi o in fase di realizzazione vari impianti commerciali. i principali esempi sono l’impianto George Olah Renewable Methanol Plant di Carbon Recycling International (CRI), che produce 4.000 tonnellate all’anno di Vulcanol, metanolo rinnovabile, combinando l’idrogeno verde con anidride carbonica di origine geotermica proveniente dal sottosuolo, e Norsk e-fuel, in Norvegia, che prevede di produrre 10 milioni di litri di carburante rinnovabile entro il 2023, per arrivare poi ad una capacità di produzione di 100 milioni di litri all’anno entro il 2026.

Quali sono i vantaggi degli e-fuels? In primo luogo bisogna considerare l’utilità di accumulare in modo leggero e compatto grandi quantità di energia sotto forma di combustibile, in particolare nei veicoli. Infatti, rispetto alle migliori batterie agli ioni di litio, un combustibile può immagazzinare fino a quasi 50 volte l’energia in più, a parità di peso, e 14 volte in più, a parità di volume. Anche rispetto all’idrogeno, gli idrocarburi sintetici risultano più compatti. Sebbene quando non pressurizzato l’idrogeno abbia tre volte più energia per chilogrammo di combustibile, non può essere trasportato in questa forma, inoltre, ha una densità estremamente bassa e richiederebbe un volume 3.400 volte superiore a un tradizionale serbatoio di carburante. Le elevate pressioni richieste per comprimere in modo significativo l’idrogeno fanno sì che i serbatoi siano estremamente pesanti.

Ulteriore vantaggio risiede nel minor costo dei serbatoi, in cui i combustibili allo stato liquido possono essere stoccati in grandi quantità e per lunghi periodi. Questo significa che, una volta prodotti gli e-fuels, non ci sono limiti pratici alla quantità di energia che si può immagazzinare. Considerando le oscillazioni della domanda di energia e le variazioni stagionali della produzione rinnovabile, ciò si traduce in un grande beneficio. I combustibili sintetici sono inoltre facilmente trasportabili in tutto il mondo, come i combustibili derivati dal petrolio, e potrebbero, quindi, risolvere problemi di spostamento di grandi quantità di energia rinnovabile nel tempo e nello spazio.

Infine, gli e-fuels sintetici possono sostituire direttamente i carburanti utilizzati nei veicoli esistenti, come aerei a reazione, autocarri pesanti, auto private e navi. È infatti possibile utilizzare l’infrastruttura di rifornimento esistente, compresa la distribuzione e lo stoccaggio.

Tra tutti questi aspetti positivi c’è una nota dolente. La produzione degli elettrocarburanti sembrerebbe molto meno efficiente, rispetto ad esempio ad una batteria agli ioni di litio, che può immagazzinare e rilasciare energia elettrica con un’efficienza fino al 95% in uso reale. Per di più, se questi combustibili vengono bruciati in un motore termico, l’efficienza diminuisce ulteriormente. Nonostante l’eccellente densità energetica, gli e-fuels non sono ancora in grado di reggere il confronto con le batterie nei veicoli elettrici.

Gli e-fuels non sono l’unica soluzione per ottenere trasporti climaticamente neutri. Ma potrebbero avere un ruolo significativo nella decarbonizzazione dell’aviazione, del trasporto pesante e nel settore delle auto di lusso. AMasili