L’attività di ricerca sulla produzione degli e-fuel condotta da Sotacarbo si arricchisce di un nuovo contributo scientifico, di recente pubblicazione. Lo studio si inserisce su un tema piuttosto attuale, dal momento che gli scenari politico-energetici dedicano, a questa tipologia di combustibili, un’attenzione notevole.

Nel marzo di quest’anno è stato siglato un accordo tra l’Unione Europea e la Germania che “salva” ben oltre il 2035 solo i motori termici che bruciano carburanti sintetici (o e-fuel). Da sempre legata al tema della sostenibilità ambientale, Sotacarbo ha dedicato negli ultimi anni parte dei suoi studi nella strada verso la neutralità climatica attraverso gli e-fuel, ovvero i cosiddetti carburanti sintetici, primo fra tutti il metanolo, che stanno divenendo uno strumento essenziale per la decarbonizzazione dei settori cosiddetti “hard-to-abate”.

Il primo passo verso la produzione dei carburanti sintetici (ivi compreso il metanolo) inizia con l’elettrolisi dell’acqua, un processo che utilizza energia elettrica ottenuta da fonti rinnovabili per separare l’idrogeno e l’ossigeno presenti nell’acqua. L’idrogeno prodotto in questo processo (così chiamato green-hydrogen) viene poi combinato con l’anidride carbonica catturata dall’atmosfera per produrre un vettore di energia, ovvero l’e-fuel finale. Il combustile così prodotto può essere utilizzato interamente o anche miscelato ai combustibili tradizionali senza necessità di sostanziali modifiche al motore del veicolo.

Ma come si produce un e-fuel piuttosto che un altro se gli ingredienti di partenza sono sempre gli stessi (idrogeno e anidride carbonica)?

La risposta sta nel cuore del processo catalitico usato per la trasformazione di questi due ingredienti: oltre che condizioni di processo differenti, il catalizzatore – ovvero il materiale in grado di far reagire queste due molecole – rappresenta il punto focale dell’intero processo.

È proprio qui che la collaborazione tra Sotacarbo e il gruppo di Chimica Industriale del Dipartimento di Scienze Chimiche e Geologiche dell’Università degli Studi di Cagliari ha dato frutto a una serie di catalizzatori multicomponente a base ossidica attraverso un’innovativa strategia di sintesi chimica per la produzione di metanolo sintetico (e-methanol).

I risultati della ricerca sono stati appena pubblicati dalla rivista scientifica internazionale “Journal of Porous Materials” con un articolo dal titolo “Renewable methanol from CO₂ over Cu/Zn/Zr/Si catalysts promoted with Mg, Ce or La” (autori: Luciano Atzori, Sarah Lai, Maria Giorgia Cutrufello, Francesca Ferrara, Alberto Pettinau, Mauro Mureddu, Elisabetta Rombi).

“Siamo a conoscenza che il principale componente attivo del catalizzatore per l’ottenimento del metanolo è il rame; in questo lavoro siamo andati a investigare due ulteriori fattori chiave. Da un lato è stata valutata come l’aggiunta di un promotore di ossido metallico (di magnesio, cerio o lantanio) influenzi le prestazioni catalitiche finali; d’altra parte, conosciamo che il metodo di sintesi impiegato per la preparazione del catalizzatore finale ha una forte influenza sulla performance finale”, dice Mauro Mureddu, ricercatore Sotacarbo e co-autore del lavoro.

“A tal fine, questo studio esplora una metodica di sintesi alternativa a quelle convenzionali che ha l’obiettivo di preparare dei materiali ossidi mesoporosi caratterizzati da un’elevata area superficiale e struttura porosa. Il metodo di co-precipitazione “soft-template” è stato selezionato e messo a punto per questa tipologia di catalizzatori poiché in grado di far variare la morfologia e le proprietà chimico‑fisiche del catalizzatore finale. Ciò che abbiamo trovato è che la produzione di metanolo è favorita dall’introduzione dell’ossido di lantanio (un materiale contenente un elemento delle cosiddette terre rare utilizzato come componente di materiali ottici e in ambito catalitico) nella composizione finale del catalizzatore”, spiega Elisabetta Rombi, Professoressa e coordinatrice del team di ricerca dell’Università di Cagliari.

“Abbiamo quindi studiato le proprietà chimico-fisiche dei materiali preparati in funzione della composizione del catalizzatore attraverso avanzate tecniche di caratterizzazione microstrutturale e le abbiamo infine correlate con le prestazioni catalitiche finali determinate nell’impianto da laboratorio di Sotacarbo”, conclude Francesca Ferrara, coordinatore scientifico di Sotacarbo.

Ancora una volta, grazie al supporto della Regione Autonoma della Sardegna, che ha finanziato parte del lavoro attraverso il progetto “Advanced Sustainable technologieS for Energy Transition, ASSET” project (CUP D43C22002400002), Sotacarbo continua a contribuire allo sviluppo di soluzioni essenziali nel campo degli e‑fuel – la cui attenzione è oggigiorno cresciuta considerevolmente - aprendo la strada verso il mondo dei trasporti (anche pesanti, in primis quello navale e aereo, la cui elettrificazione diretta è, di fatto, ancora impraticabile). MMureddu