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I combustibili del futuro: rinnovabili a km zero

La via verso la neutralità climatica passa per la decarbonizzazione del sistema energetico mondiale. Un ruolo cardine nella transizione energetica spetterà ai combustibili rinnovabili.

Il riscaldamento globale, alimentato dalle emissioni di gas ad effetto serra, negli ultimi anni è stato oggetto di studio sia dal punto di vista ambientale che energetico. Con oltre 30 miliardi di tonnellate emesse ogni anno, l’anidride carbonica (CO2) contribuisce a questo fenomeno per più del 60%, con concentrazioni  in atmosfera che continuano a crescere nonostante il (temporaneo) calo delle emissioni durante il lockdown dovuto all’emergenza Covid-19.

Con l’accordo sul clima di Parigi del 2015, 195 Paesi si erano impegnati a ridurre le emissioni di CO2 in modo da contenere entro i due gradi l’aumento medio della temperatura terrestre rispetto all’era pre-industriale. Nel caso dell’Unione europea, l’impegno era di ridurre le emissioni del 40% entro il 2030 per arrivare all’azzeramento entro il 2050. Pochi giorni fa la presidentessa della Commissione europea Ursula Von der Leyen ha annunciato una nuova e ben più impegnativa roadmap per l’Unione europea, che dovrà portare a una riduzione delle emissioni del 55% entro il 2030.

Per il raggiungimento di obiettivi così ambiziosi è necessario incrementare l’utilizzo delle fonti rinnovabili e accelerarne l’integrazione nel sistema energetico. La diffusione delle fonti rinnovabili su larga scala deve superare una serie di vincoli e fattori limitanti. In particolare, a causa della loro naturale intermittenza, la produzione di energia è variabile e non del tutto prevedibile. Condizione che provoca problemi nel bilanciamento del sistema elettrico e limita la possibilità di un approvvigionamento energetico basato esclusivamente sulle rinnovabili. Ci potranno essere periodi in cui la produzione di energia supera di gran lunga la domanda, riducendo così la flessibilità del sistema o causando una perdita economica laddove gli impianti vengano spenti. Questo spiega l’importanza di sviluppare di tecnologie che consentano l’accumulo dell’energia prodotta in eccesso e il suo riutilizzo.

Le tecnologie di riutilizzo della CO2 (Carbon, capture and utilization, Ccu) offrono soluzioni dirette e indirette al problema del contenimento delle emissioni di anidride carbonica in atmosfera.

Il vantaggio diretto consiste nella sostituzione di prodotti prevalentemente derivati dai combustibili fossili con analoghi materiali derivanti da CO2 riciclata e idrogeno prodotto da fonti rinnovabili. Quello indiretto è invece legato alle applicazioni nel settore dello stoccaggio chimico dell’energia (tecnologie Power-to-Gas e Power-to-Liquids, P2G/L), con conseguente stabilizzazione della rete elettrica.

Il ricorso a queste forme energetiche innovative può avere conseguenze positive non solo nel settore dei trasporti ma in tutti quelli in cui i combustibili sintetici possono essere utilizzati come vettori finali di energia e materie prime: industria, produzione di elettricità, riscaldamento, materie prime chimiche, celle a combustibile. Con i processi Ccu si valorizza la CO2, considerandola non più uno scarto ma una risorsa, e si evitano le difficoltà tecniche e i problemi di sicurezza associati allo stoccaggio a lungo termine (Carbon, capture and sequestration, Ccs).

Sotacarbo, nell’ambito dell’attività finanziata dal Ministero dello Sviluppo Economico, con i fondi della Ricerca di sistema elettrico (Piano triennale 2019-2021), sta sviluppando la progettazione di un impianto prototipale Power-to-Gas/Liquids (P2G/L) per la produzione di metano, metanolo e dimetiletere, mediante idrogenazione catalitica di CO2, che sarà installato presso la piattaforma pilota del Centro Ricerche Sotacarbo a Carbonia. L’impianto sarà messo a disposizione della comunità scientifica e delle realtà industriali per lo sviluppo e la diffusione commerciale delle tecnologie “power to fuels”, con CO2 derivante da processi di cattura e idrogeno dal surplus di produzione elettrica da fonte rinnovabile.

Processo di produzione di metano, metanolo e dimetiletere mediante tecnologie “power to fuels”

Queste tecnologie, proprio poiché derivanti dalla combinazione di input rinnovabili (energia da fonti rinnovabili e CO2 catturata), assicurano un ciclo di vita del combustibile potenzialmente carbon neutral, riducendo notevolmente le emissioni di CO2. La disponibilità immediata della fonte rinnovabile – indipendente dal luogo di produzione e di consumo dell’energia – permette di ridurre l’impatto ambientale causato dal trasporto, che cresce al crescere delle distanze. Non meno importante l’ulteriore pregio dei combustibili sintetici: poter essere integrati direttamente nelle infrastrutture esistenti (ad esempio nelle stazioni di servizio), evitando costi eccessivi, barriere tecniche o cambiamento di abitudini. FDessì


Attività finanziata a valere sul fondo per la ricerca di sistema elettrico PTR 2019-2021.