Carburanti Alternativi alla Benzina: Un Futuro Sostenibile per la Mobilità

Il panorama energetico globale sta vivendo una profonda trasformazione, spinto dalla crescente consapevolezza ambientale e dalla necessità di ridurre le emissioni di gas serra. In questo contesto, i carburanti alternativi alla benzina e al diesel stanno emergendo come soluzioni cruciali per la decarbonizzazione dei trasporti e dell'industria. Questi combustibili, che non hanno un'origine fossile, offrono numerosi vantaggi, tra cui una minore impronta di carbonio, maggiore sostenibilità e potenziale riduzione della dipendenza da risorse limitate e soggette a fluttuazioni di prezzo.

Il Concetto di Carburante Sintetico (Synfuel)

Il combustibile sintetico, o synfuel, è un combustibile liquido ottenuto da materie prime diverse dai tradizionali combustibili fossili. Le definizioni variano, ma generalmente includono combustibili derivati da carbone, gas naturale, scisto bituminoso, biomasse o persino anidride carbonica ambientale. Il termine può anche riferirsi a combustibili prodotti da altri solidi come la plastica o gli scarti della gomma. L'Agenzia Internazionale dell'Energia, in una delle sue definizioni più tradizionali, identifica il "combustibile sintetico" come qualsiasi combustibile liquido ricavato dal carbone o dal gas naturale. Similmente, la Energy Information Administration nelle sue Prospettive Annuali dell'Energia 2006, definisce i combustibili sintetici come quelli ottenuti da carbone, gas naturale o biomasse attraverso la conversione chimica in greggio sintetico e/o prodotti sintetici liquidi. È importante notare che un certo numero di definizioni del combustibile sintetico include anche combustibili prodotti da biomasse e rifiuti industriali o urbani, e può persino comprendere sabbie bituminose e scisto bituminoso come fonti, includendo sia combustibili liquidi che gassosi. Nel suo "Manuale dei combustibili sintetici", il petrolchimico James G. Speight ha incluso combustibili liquidi e gassosi, nonché combustibili solidi puri prodotti dalla conversione di carbone, scisto bituminoso, sabbie bituminose e varie altre forme di biomasse, ammettendo che nel contesto dei combustibili a base di petrolio il termine avesse un significato ancora più ampio.

Origini Storiche e Sviluppo del Synfuel

La conversione diretta del carbone in carburante sintetico fu sviluppata originariamente in Germania. Il processo Bergius, brevettato da Friedrick Bergius nel 1913, fu fondamentale in questo campo. Karl Goldschmidt invitò Bergius a costruire un impianto industriale nella sua fabbrica Th. Goldschmidt AG. Le fabbriche che utilizzavano il processo Bergius divennero la fonte più importante di gasolio di alta qualità per aerei, olio, gomma, metanolo e ammoniaca sintetica, e acido nitrico per la Germania durante la Seconda Guerra Mondiale. Le categorie di carburante sintetico prodotte includevano "T.L. carburante per jet", "gasolio per aerei di prima qualità", "gasolio di base per aerei" e "benzina-olio di catrame"; anche gas d'aria e diesel furono sintetizzati in carburante, ad esempio per carri armati convertiti che usavano gas d'aria. All'inizio del 1944, la produzione di combustibile sintetico in Germania raggiunse più di 124.000 barili al giorno (19.700 m³) da 25 fabbriche, di cui 10 nell'area della Ruhr. Nel 1937, i quattro impianti a carbone di lignite della Germania a Böhlen, Leuna, Magdeburgo/Rothensee e Zeitz, insieme all'impianto a carbone bituminoso dell'area della Ruhr a Scholven/Buer, avevano prodotto 4,8 milioni di barili (760 × 10³ m³). Quattro nuovi impianti di idrogenazione (in tedesco: Hydrierwerke) furono successivamente eretti a Bottrop-Welheim (che usava "pece di catrame minerale bituminoso"), Gelsenkirchen (Nordstern), Pölitz e, con una capacità di 200.000 tonnellate all'anno, Wesseling. Nordstern e Pölitz/Stettino usavano carbone bituminoso, così come i nuovi impianti di Blechhammer. Heydebreck sintetizzò olio alimentare, che fu testato sui prigionieri dei campi di concentramento. Il Personale speciale di Geilenberg impiegava 350.000 lavoratori forzati, per la maggior parte stranieri, per ricostruire gli stabilimenti di petrolio sintetico bombardati, in un programma di emergenza di decentramento per costruire 7 impianti di idrogenazione sotterranei per protezione dai bombardamenti (nessuno fu completato). Le tecnologie indirette Fischer-Tropsch ("FT") furono portate negli Stati Uniti dopo la Seconda Guerra Mondiale, e un impianto da 7.000 barili al giorno (1.100 m³/d) fu progettato dalla HRI e costruito a Brownsville (Texas). Questo stabilimento rappresentò il primo uso commerciale della conversione Fischer-Tropsch ad alta temperatura. Il Bureau of Mines a Louisiana (Missouri) contribuì ulteriormente a questi sviluppi.

Processi di Produzione dei Carburanti Sintetici

Esistono numerosi processi per produrre combustibili sintetici, che possono essere classificati in base alla materia prima iniziale e alla tecnologia di conversione. Le tecnologie primarie che producono combustibile sintetico da syngas sono la sintesi di Fischer-Tropsch e il processo Mobil (noto anche come metanolo in benzina, o MTG). Il processo per produrre combustibili sintetici attraverso la conversione indiretta è spesso chiamato coal-to-liquids (CTL), gas-to-liquids (GTL) o biomass-to-liquids (BTL), a seconda della materia prima iniziale.

Processi di Liquefazione del Carbone (CTL)

Uno dei principali metodi di conversione del carbone in liquidi mediante un processo di idrogenazione è il processo Bergius. In questo processo, il carbone viene liquefatto mescolandolo con il gas idrogeno e riscaldando il sistema (idrogenazione). Il carbone secco è mescolato con il petrolio pesante riciclato dal processo. Al processo è tipicamente aggiunto un catalizzatore. La reazione si verifica tra 400 e 500 °C e fra 20 e 70 MPa di pressione dell'idrogeno.

Il processo Kohleoel, sviluppato in Germania dalla Ruhrkohle e dalla VEBA, fu utilizzato nell'impianto dimostrativo, con la capacità di 200 tonnellate di lignite al giorno, costruito a Bottrop (Germania). Questo impianto funzionò dal 1981 al 1987. In questo processo, il carbone è mescolato con un solvente riciclato e un catalizzatore di ferro. Dopo il preriscaldamento e la pressurizzazione, viene aggiunto H2.

Negli anni 1970-1980, le società giapponesi Nippon Kokan, Sumitomo Metal Industries e Mitsubishi Heavy Industries svilupparono il processo NEDOL. In questo processo, il carbone è mescolato con un solvente riciclato e un catalizzatore sintetico a base di ferro; dopo il preriscaldamento è aggiunto H2. La reazione ha luogo in un reattore tubolare a una temperatura fra 430 e 465 °C e alla pressione di 150-200 bar.

I processi SRC-I ed SRC-II (Solvent Refined Coal, "Carbone raffinato con solvente") furono sviluppati dalla Gulf Oil e attuati come impianti pilota negli Stati Uniti negli anni 1960 e 1970. La Nuclear Utility Services Corporation sviluppò un processo di idrogenazione che fu brevettato da Wilburn C. Schroeder nel 1976. Il processo comportava carbone secco, polverizzato mescolato grosso modo con 1wt% di catalizzatori di molibdeno. L'idrogenazione si verificava mediante l'uso di syngas a temperatura e pressione elevate prodotto in un gassificatore separato.

La Chevron Corporation sviluppò un processo inventato da Joel W. Rosenthal chiamato Chevron Coal Liquefaction Process (CCLP, "Processo Chevron di liquefazione del carbone"). Questo processo è unico a causa dell'accoppiamento ravvicinato del dissolvente non catalitico e dell'unità di idrotrattamento catalitico. L'olio prodotto aveva proprietà che erano uniche quando confrontate con altri oli di carbone; era più leggero e aveva di gran lunga meno impurezze eteroatomiche.

Processi di Carbonizzazione

Ci sono molti processi diversi di carbonizzazione. La conversione della carbonizzazione si verifica attraverso la pirolisi o la distillazione distruttiva, e produce catrame di carbone, olio e vapore acqueo, gas sintetico non condensabile e carbone di legna come residuo solido. Il tipico esempio di carbonizzazione è il processo Karrick, inventato da Lewis Cass Karrick negli anni 1920. Si tratta di un processo di carbonizzazione a bassa temperatura (low-temperature carbonization, LTC), dove il carbone è riscaldato da 360 a 750 °C in assenza di aria. Queste temperature ottimizzano la produzione di catrami di carbone più ricchi di idrocarburi più leggeri rispetto al normale catrame di carbone. Il processo COED, sviluppato dalla FMC Corporation, usa un letto fluidizzato per il trattamento, in combinazione con la temperatura crescente, attraverso quattro stadi di pirolisi. Il calore è trasferito dai gas ardenti prodotti dalla combustione di parte del carbone vegetale prodotto. Le rese liquide della pirolisi e dei processi Karrick sono generalmente basse per un uso pratico per la produzione di combustibili liquidi sintetici. Inoltre, i liquidi risultanti sono di bassa qualità e richiedono un ulteriore trattamento prima di poter essere usati come carburanti per motore.

Carburanti Sintetici da Biomasse e Rifiuti

Un esempio di un processo di carburante sintetico a base di biocarburante è il carburante avio rinnovabile idrotrattato (Hydrotreated Renewable Jet, HRJ). Ci sono due processi di questo genere in corso di sviluppo da parte della UOP (una multinazionale del gruppo Honeywell specializzata in tecnologie petrolchimiche). Uno che usa materie prime solide di biomasse, e uno che usa bioolio e grassi. Il processo che usa fonti solide di biomasse di seconda generazione come panico verga e biomassa legnosa utilizza la pirolisi per produrre un bioolio, che è poi stabilizzato cataliticamente e deossigenato per produrre un combustibile per aviogetti. Il greggio sintetico può essere creato anche preraffinando il bitume (una sostanza simile al catrame che si trova nelle sabbie bituminose), o sintetizzando idrocarburi liquidi dallo scisto bituminoso.

Carburanti Alternativi non Fossili

Oltre ai combustibili sintetici di origine prevalentemente fossile (carbone, gas naturale), il termine "carburanti alternativi" si estende a soluzioni che non hanno un'origine fossile e che mirano a ridurre l'impatto ambientale.

Biocarburanti: Dalla Prima alla Terza Generazione

I biocarburanti sono combustibili prodotti da biomassa, ovvero da materiali organici derivati da fonti rinnovabili come piante, alghe e rifiuti organici. Con l'aumento della sensibilità verso le questioni ambientali e la necessità di ridurre le emissioni di gas serra, i biocarburanti stanno guadagnando sempre più attenzione come alternativa ai combustibili fossili tradizionali.

Come si Ottengono i Biocarburanti

I biocarburanti sono ottenuti dalla trasformazione di biomassa. Esistono diverse tipologie di questi prodotti, classificate in base alla loro origine e al processo di produzione:

• Biocarburanti di prima generazione: prodotti principalmente da colture alimentari come mais, canna da zucchero e soia. Tra questi, i più comuni sono il bioetanolo (derivato da zuccheri e amidi) e il biodiesel (derivato da oli vegetali e grassi animali). Un fatto non accettabile da un punto di vista etico è l'impiego di piante che avrebbero potuto essere destinate anche all’alimentazione.
• Biocarburanti di seconda generazione: ottenuti da materiali non alimentari come residui agricoli, scarti industriali e legno. Questi biocarburanti hanno il vantaggio di non competere direttamente con la produzione alimentare. Attualmente hanno ottenuto risultati molto promettenti i test condotti su residui colturali come la paglia. Per questo motivo Clariant nel 2020 ha in progetto in Romania di aprire una bioraffineria per la produzione di 50.000 tonnellate l’anno di etanolo da cellulosa ricavato dalla paglia.
• Biocarburanti di terza generazione: per i biocarburanti della terza generazione vengono modificati ed elaborati microorganismi e alghe. Sino a poco tempo fa i ricercatori riponevano grandi speranze nelle alghe a causa della loro alta produttività di biomassa, ma ora sono giunti alla conclusione che la bioenergia da microalghe non è ottenibile economicamente nel medio periodo.

Biocarburanti per Auto a Benzina e Diesel

La distinzione tra biocarburanti per auto a benzina e diesel riguarda principalmente il tipo di carburante utilizzato:

• Bioetanolo: è il biocarburante più utilizzato nei motori a benzina. Viene prodotto attraverso la fermentazione di zuccheri presenti in colture come mais e canna da zucchero. Il bioetanolo può essere miscelato con la benzina in diverse proporzioni, il che permette di ridurre le emissioni di CO2 senza dover modificare i motori esistenti. Spesso viene mescolato alla benzina. Nelle pompe dove è indicata la scritta E5, per esempio, viene distribuita una miscela benzina/etanolo al 5 percento.
• Biodiesel: è invece il biocarburante più comune per i motori diesel. È prodotto principalmente da oli vegetali o grassi animali. Il biodiesel può essere utilizzato puro (B100) o miscelato con il diesel tradizionale in proporzioni variabili, come B20 (20% biodiesel, 80% diesel fossile), senza richiedere modifiche significative al motore. Presso diversi distributori è già erogato il prodotto HVO (olio vegetale idrotrattato o idrogenato). HVO è un biocarburante prodotto da materie prime vegetali e ad oggi viene utilizzato assieme al gasolio per rendere il combustibile meno inquinante. Eni distribuisce già questo biocarburante in molte delle sue stazioni.

Vantaggi dei Biocarburanti

L'utilizzo dei biocarburanti presenta diversi vantaggi, specialmente dal punto di vista ambientale e della sostenibilità:

• Riduzione delle emissioni di CO2: I biocarburanti, essendo derivati da biomassa, contribuiscono a ridurre le emissioni di gas serra. Le piante da cui derivano assorbono CO2 durante il loro ciclo di vita, compensando in parte le emissioni prodotte dalla combustione del carburante. La riduzione delle emissioni di CO2 oscilla tra il 60 e l'80% con biocarburanti a base di oli vegetali idrogenati, come spiegato da Giuseppe Ricci, direttore Energy Evolution dell'Eni.
• Fonti rinnovabili: A differenza dei combustibili fossili, i biocarburanti sono prodotti da fonti rinnovabili. Questo rende la loro produzione sostenibile a lungo termine, purché le risorse vengano gestite in modo responsabile.
• Riduzione della dipendenza dai combustibili fossili: L'utilizzo di biocarburanti permette di ridurre la dipendenza dal petrolio, una risorsa limitata e soggetta a forti fluttuazioni di prezzo.
• Riciclo dei rifiuti: Alcuni biocarburanti, come quelli di seconda generazione, sono prodotti da scarti agricoli o industriali, contribuendo così alla riduzione dei rifiuti. Eni sta studiando tecnologie proprietarie per la liquefazione dei rifiuti organici e la trasformazione in olio, riutilizzando anche l'acqua presente nei rifiuti umidi.
• Prestazioni migliorate: Miscele di biodiesel ed etanolo hanno valori nominali di cetano e ottano più elevati rispetto al diesel o alla benzina non miscelati, il che migliora le loro prestazioni e la loro accelerazione.
• Biodegradabilità e non tossicità: I carburanti come il biodiesel e il diesel rinnovabile sono biodegradabili, non tossici e producono meno fumi rispetto ai carburanti tradizionali.
• Durata di conservazione: A differenza della benzina e del diesel, che durano solo pochi mesi, alcuni carburanti alternativi, come il gas naturale, l'idrogeno e il propano, possono essere stoccati all'infinito.

Svantaggi e Criticità dei Biocarburanti

Dopo aver visto i numerosi vantaggi, è importante valutare anche alcuni svantaggi e criticità:

• Competizione con la produzione alimentare: I biocarburanti di prima generazione utilizzano colture alimentari, il che può causare un aumento dei prezzi degli alimenti e una riduzione delle risorse destinate alla produzione di cibo. Anthony Patt, esperto climatico all'ETH di Zurigo, ritiene che meno biocarburante avremo sulle strade, tanto meglio sarà per noi, data la necessità di estese superfici di terreno e molta acqua.
• Deforestazione: L'espansione delle coltivazioni per la produzione di carburanti può comportare la deforestazione, con conseguente perdita di biodiversità e aumento delle emissioni di CO2 dovute alla distruzione delle foreste.
• Costi di produzione: Sebbene questi carburanti siano una fonte rinnovabile, i costi di produzione sono spesso superiori rispetto a quelli dei combustibili fossili, rendendoli meno competitivi sul mercato. I costi inevitabilmente saranno scaricati sull'utente finale.
• Efficienza energetica: In alcuni casi, l'energia necessaria per produrre biocarburanti può essere superiore a quella che essi riescono a fornire, specialmente nei processi di produzione di prima generazione.

Idrogeno: L'Elemento Più Abbondante come Carburante

L'idrogeno, l'elemento più abbondante in natura, è un combustibile alternativo prontamente disponibile per le aziende che cercano di decarbonizzare. Può essere ricavato dall’acqua con l’impiego di tanta energia e un’ulteriore quantità di energia è necessaria per condensarlo. L’importante è che l’elettricità provenga da fonti rinnovabili come per esempio energia solare ed eolica. Sinora comunque, per ragioni di costo, il 70% dell’idrogeno utilizzato viene prodotto mediante steam reforming: un processo industriale in cui l’idrogeno viene ricavato dal metano.

Fuel Cell e Motori a Idrogeno

Le celle a combustibile producono elettricità tramite una reazione elettrochimica in cui l’idrogeno viene combinato con l’ossigeno per formare acqua. Esistono veicoli con motore a idrogeno, ma manca l’infrastruttura. Attualmente in Svizzera esistono solo due stazioni di ricarica a idrogeno. Altre tre sono programmate. Per fuel cell si intendono le auto alimentate ad idrogeno e il cui funzionamento è quasi identico alle auto elettriche. In più, rispetto alle prime, le fuel cell hanno un serbatoio per l'idrogeno che ricorda le bombole del GPL o del metano e le celle a combustibile. Quando l'idrogeno entra in contatto con la cella combustibile nella quale circola aria e quindi ossigeno, si generano corrente e calore. La batteria delle auto a idrogeno invece, è molto simile a quella delle auto ibride e garantisce potenza extra al motore oltre a ricaricarsi attraverso la frenata.

Nonostante le fuel cell siano più performanti in fatto di autonomia e tempi di ricarica rispetto alle auto elettriche, per produrle e per raggiungere la carbon neutrality servirebbe attivare un sistema totalmente green, tale per cui le fabbriche si approvvigionino di energia rinnovabile per la produzione dei veicoli. Solo in questa modalità si può attivare un'economia circolare quasi del tutto sostenibile. Anthony Patt suggerisce che l'idrogeno potrebbe essere impiegato nei camion a lunga percorrenza, anche se questi avrebbero bisogno di grandi batterie. Il problema maggiore è però che l’infrastruttura per l’idrogeno è ancora limitata. Tuttavia, per un camion che viaggia da Zurigo a Monaco di Baviera, basterebbero una stazione al punto di partenza e una a quello di arrivo.

L'idrogeno è la molecola con la più alta densità d'energia: con un chilo si possono percorrere 100 km, un serbatoio da sette chili può dare autonomie da diesel, come sottolinea Giuseppe Ricci.

E-fuels (Carburanti Elettrici): La Sinergia con le Rinnovabili

Le e-fuels sono combustibili sintetizzati chimicamente da idrogeno e CO₂. Una grande quantità di energia elettrica è necessaria per estrarre l'idrogeno per elettrolisi e trasformarlo nel prodotto finito. Solo se questo proviene da fonti rinnovabili, i carburanti elettrici riducono effettivamente le emissioni di CO₂ rispetto ai combustibili fossili. Le e-fuels sono gas o liquidi, per questo immagazzinabili e trasportabili, possono essere utilizzati come fonte di energia nelle celle a combustione o nei motori a combustione. Con le e-fuels, i combustibili fossili possono essere sostituiti da quelli rinnovabili senza richiedere cambiamenti del motore e nelle infrastrutture di ricarica.

Sfide e Prospettive delle E-fuels

Tuttavia, la versatilità delle e-fuels è compensata dal loro grande fabbisogno di elettricità, dai costi elevati e dalla disponibilità incerta. Attualmente non si può neanche prevedere se le e-fuels diventeranno presto abbastanza economiche e disponibili in abbondanza. Non è solo la disponibilità della tecnologia di produzione efficiente e del fabbisogno di CO₂ ad essere poco chiaro, ma anche la disponibilità di elettricità da fonti rinnovabili sembra essere difficile. Questi ultimi scarseggeranno infatti per i decenni a venire. Oggi, il 75% dell'elettricità mondiale è ancora generata da combustibili fossili. La produzione di e-carburanti con elettricità prodotta da fonti rinnovabili non deve quindi competere con utilizzi dell'elettricità più efficienti e non deve ostacolare tecnologie più efficienti.

Anthony Patt ritiene che, sebbene le e-fuels abbiano buone possibilità in campi dove non ci sono valide alternative, come l’industria che necessita di temperature molto alte, o nel traffico marittimo e aereo, nel traffico stradale hanno molto meno probabilità di affermarsi rispetto alla mobilità elettrica. Già oggi durante la fase di produzione del carburante climaneutrale derivato da idrogeno e anidride carbonica si perde il 50 percento dell’energia ricavata. Della quantità di energia rimanente ne viene perso un altro 80 percento nel motore termico. Per contro, nell’e-mobilità si ha una perdita di energia minima nell’immagazzinamento in batteria e nella rete di distribuzione. È necessaria circa dieci volte più energia per percorrere la stessa distanza con e-benzina che con un motore a trazione elettrica.

Il Touring Club Svizzero (TCS) sostiene la neutralità tecnologica. Per le auto, la mobilità elettrica è attualmente il tipo di propulsione più efficiente e rispettoso del clima, per questo il TCS si impegna a suo favore. La Commissione Europea ha decretato la fine delle auto diesel e benzina entro il 2035, con l'unica eccezione rappresentata dai motori e-fuel che potranno circolare liberamente.

Gas Naturale e Gas Naturale Rinnovabile (RNG)

Il gas naturale è il carburante alternativo più utilizzato. Le sue prestazioni sono paragonabili a quelle del diesel nei veicoli ed è stato utilizzato nelle auto per decenni. Il gas naturale riduce le emissioni di gas serra e altri inquinanti, come NOx e particolato. È un carburante popolare per i veicoli pesanti che operano in ambienti urbani, inclusi camion della spazzatura, autobus e camion per le consegne.

Il gas naturale rinnovabile, alias RNG, è un combustibile pulito e utilizzabile che trasforma avanzi come rifiuti delle discariche, letame di mucca e rifiuti alimentari. Le flotte che già utilizzano camion a gas naturale possono ottenere un valore aggiunto ampliando la propria flotta con la gamma di motori a gas naturale Cummins, come il Cummins X15N che ha dimostrato di saper affrontare trasporti pesanti, garantendo al contempo emissioni prossime allo zero e costi del carburante inferiori rispetto al diesel.

Il Contesto Economico e Politico dei Carburanti Alternativi

L'adozione su larga scala dei carburanti alternativi dipende fortemente da fattori economici e politici. La produzione di carburanti sintetici e biocarburanti richiede investimenti significativi e la loro competitività rispetto ai combustibili fossili tradizionali è ancora un aspetto cruciale.

Costi e Competitività

Gli aspetti economici della produzione di combustibile sintetico variano grandemente secondo la materia prima usata, l'esatto processo impiegato, le caratteristiche del sito come i costi delle materie prime e dei trasporti, e il costo dell'attrezzatura addizionale richiesta per controllare le emissioni. Al fine di essere economicamente praticabili, i progetti devono fare molto di più che essere semplicemente competitivi testa a testa con il petrolio. Recenti progressi da parte della società petrolifera Shell hanno visto i combustibili sintetici cominciare a diventare profittevoli.

Secondo uno studio del dicembre 2007, un impianto di carbone a liquidi (CTL) su media scala (30.000 barili al giorno) situato negli Stati Uniti, che usa carbone bituminoso, ci si aspetta che sia competitivo con il petrolio in ribasso grosso modo a $52-56/BBL equivalenti a petrolio greggio. Un'analisi ha derivato il prezzo di vendita richiesto (PVR) dei combustibili diesel FT prodotti al fine di determinare la praticabilità economica e la competitività delle diverse opzioni per l'impianto. Fu eseguita un'analisi di sensibilità per determinare come le regolamentazioni di controllo del carbonio quali il piano di scambio di emissioni per i combustibili dei trasporti influenzerebbero il prezzo sia del diesel derivato dal petrolio che del diesel FT provenienti da diversi impianti.

Le conclusioni raggiunte sulla base di questi risultati furono che:

1. Gli impianti CTL attrezzati con CSC (cattura e sequestro del carbonio) sono competitivi a prezzi del petrolio greggio bassi fino a $86 al barile e hanno meno emissioni di gas serra nel ciclo di vita del diesel derivato dal petrolio.
2. Il costo incrementale di aggiungere una semplice CSC è molto basso (7 centesimi di dollaro al gallone [1,8 centesimi al litro]) perché la cattura di CO2 è una parte intrinseca del processo FT.
3. I sistemi BTL sono ostacolati dalla disponibilità limitata di biomassa che influenza la dimensione massima dell'impianto, limitando in tal modo le potenziali economie di scala.

Sia le configurazioni CTL con CSC sia quelle CBTL da 8wt% a 15wt% con CSC possono offrire le soluzioni più pragmatiche al dilemma della strategia energetica della nazione: riduzioni di gas serra che sono significative (dal 5% al 33% sotto la linea base del petrolio) con PVR del diesel che sono solo metà delle opzioni BTL (da $2,56 a $2,82 al gallone paragonato da $6,45 a $6.96 al gallone per i BTL). Gli aspetti economici degli impianti a processo indiretto FT con materie prime solide sono ulteriormente confusi a causa della regolamentazione sul carbonio. Generalmente, dal momento che permettere un impianto CTL senza CSC sarà probabilmente impossibile, e gli impianti CTL…

Il problema è che i volumi produttivi dei carburanti alternativi sono ancora bassi e per alzarli occorrono investimenti più che proporzionali all'incremento della produzione. Alla fine, i costi inevitabilmente saranno scaricati sull'utente finale. Oggi, Eni vende il suo Eni Diesel +, che contiene il 15% di biocarburanti con idrogeno, a dieci centesimi in più del gasolio tradizionale. Se si commercializzasse un HVO puro, lo si potrebbe vendere al prezzo del diesel se non ci fosse l'accisa, che oggi pesa per circa i due terzi sul prezzo alla pompa e costituisce una distorsione del mercato.

Progetti e Sviluppi Attuali

Numerosi grandi progetti sono in corso di costruzione in Cina e in Qatar. La principale compagnia nella commercializzazione del combustibile sintetico è la Sasol, una compagnia con sede in Sudafrica. Lo Shenhua Group completò un periodo di prova a metà 2009, e raggiunse un funzionamento stabile nel novembre 2010 del loro impianto di liquefazione diretta del carbone (Erdos CTL) da 1,08 milioni di tonnellate all'anno (grosso modo 22.200 barili al giorno (3.530 m³/d)) nella Bandiera di Ejin Horo nella regione autonoma della Mongolia interna, nel nord della Cina. Lo Shenhua alla fine intende espandere l'impianto a 5 milioni di tonnellate all'anno (grosso modo 102.000 barili al giorno (16.200 m³/d)). Lo Shenhua si aspetta anche di completare un progetto carbone a liquidi da 6 milioni di tonnellate all'anno (3 milioni di tpa nella prima fase) che usa la sua tecnologia di conversione indiretta Fischer-Tropsch accanto all'impianto della Mongolia Interna nel terzo quadrimestre del 2009. Nel settembre 2011, lo Shenhua riferì il funzionamento profittevole del suo nuovo impianto CRL durante la prima metà dell'anno 2011. Yankuang prevede di iniziare i lavori a breve per un progetto di combustibili sintetici indiretti da 22.000 barili al giorno (3.500 m³/d, 1 milioni di tonnellate all'anno). La Baard Energy, nel suo progetto Ohio River Clean Fuels, sta a sua volta sviluppando un impianto da gas e da biomassa a liquidi Fischer-Tropsch da 53.000 barili al giorno (8.400 m³/d) con cattura e sequestro del carbonio. In attesa della conclusione di un pacchetto finanziario, Baard spera di cominciare il lavoro di preparazione sul sito prima della fine del 2009, con la costruzione dell'impianto da iniziare nel 2010.

È stato intrapreso uno sforzo per certificare varie forme di combustibili sintetici negli Stati Uniti e nelle flotte dell'aviazione internazionali. Il 15 luglio 2011 Lufthansa ha lanciato un collaudo di 6 mesi per un biocombustibile su voli programmati regolari. Le future miscele e formulazioni di combustibili possono produrre come risultato un JBUFF (Joint Battlespace Use Fuel of the Future, letteralmente "Combustibile del futuro per uso congiunto in uno spazio di battaglia) ovvero un unico combustibile per uno spazio di battaglia che può essere usato in applicazione sia come combustibile diesel che come combustibile per aviogetti.

L'industria del carbone usa il credito per aumentare i profitti sulle centrali elettriche alimentate a carbone introducendo un processo di "pre-trattamento" che soddisfa i requisiti tecnici, e poi brucia il prodotto risultante nello stesso modo in cui brucerebbe il carbone. Talvolta l'ammontare guadagnato mediante il credito fiscale è un fattore essenziale nella gestione economica della centrale.

Politiche e Regolamentazioni dell'UE

Le direttive UE sullo stop ai motori termici entro il 2035 sono uno dei motivi per cui si stanno sperimentando nuovi carburanti meno inquinanti. L'UE ha deciso di mettere al bando le auto benzina e diesel, che dal 2035 non potranno più circolare. L'unica eccezione è rappresentata dai motori e-fuel che potranno circolare liberamente. La maggior parte dei paesi dell'Unione Europea coinvolti nella decisione ha votato a favore della normativa, ma non l'Italia, che si è astenuta dopo aver portato avanti la richiesta di allungare i tempi prima di dismettere definitivamente la benzina e il gasolio.

Va fatta una precisazione per quanto riguarda lo stop alla produzione di auto benzina e diesel: nel 2035, le vecchie auto alimentate a benzina e con motore a scoppio continueranno a circolare. Verrà vietata la vendita di vetture a benzina solo per i veicoli nuovi, che dal 1 gennaio 2035 non potranno più essere venduti né immatricolati. Se dunque si possiede un'auto a diesel o benzina non si dovrà correre a sostituirla e, anzi, si potrà comprare questo tipo di veicoli fino al 31 dicembre 2034. Oltre questa data invece, chiunque debba comprare un'auto nuova potrà acquistare solo modelli compatibili con i nuovi combustibili previsti (auto elettriche, ibride, e-fuel). Dal 2035 quindi, è ufficiale: si potranno vendere solo auto elettriche a zero emissioni, auto alimentate con carburanti sintetici di non derivazione fossile, oppure fuel cell ad idrogeno. L'intenzione dell'UE è quella di raggiungere l'obiettivo "Fit for 55", il pacchetto di misure per raggiungere la neutralità climatica nel 2055 in ottica di economia circolare.

Confronto tra Carburanti Alternativi e Mobilità Elettrica

La discussione sui carburanti alternativi è spesso affiancata a quella sulla mobilità elettrica, generando un dibattito su quale sia la soluzione più efficace per la decarbonizzazione dei trasporti.

Efficienza Energetica e Impatto Ambientale

Anthony Patt ritiene che le auto elettriche, che costano ormai poco più di quelle con motore a combustione tradizionale, siano imbattibili. Inoltre sono più veloci, più pulite e più silenziose. L'esperto sottolinea che durante la fase di produzione del carburante climaneutrale derivato da idrogeno e anidride carbonica si perde il 50 percento dell’energia ricavata. Della quantità di energia rimanente ne viene perso un altro 80 percento nel motore termico. Per contro, nell’e-mobilità si ha una perdita di energia minima nell’immagazzinamento in batteria e nella rete di distribuzione. È necessaria circa dieci volte più energia per percorrere la stessa distanza con e-benzina che con un motore a trazione elettrica.

L'impatto nella riduzione di anidride carbonica, tenendo conto del ciclo vita, è paragonabile a quello dell'elettrico, se si usano carburanti alternativi sostenibili.

Infrastrutture e Adattabilità

La transizione all'elettrico ha lo stesso effetto dell'intervento della safety car in una gara di Formula 1: livella i distacchi. Si riprende tutti - compreso l'outsider più temibile, la Cina - dallo stesso punto. La superiorità dell'industria europea nella costruzione dei motori a combustione interna è messa alla prova da questa transizione.

Per quanto riguarda i carburanti alternativi, uno dei loro principali vantaggi è che possono essere utilizzati nelle infrastrutture e nei motori esistenti senza richiedere modifiche sostanziali. Questo potrebbe facilitare una transizione più fluida per una parte del parco veicoli esistente. Tuttavia, la disponibilità di stazioni di rifornimento per idrogeno è ancora limitata, e la produzione su larga scala di e-fuels e biocarburanti richiede lo sviluppo di nuove infrastrutture industriali.

Michael Steiner, capo dell'R&D (ricerca e sviluppo) della Porsche, fa una sintesi chiara: “Il problema non è il motore a combustione interna, ma quel che ci bruci”. Come dire, se riuscissimo a togliere la CO2 dai carburanti, avremmo un beneficio immediato sull'intero parco circolante e senza bisogno di mettere in piedi costose infrastrutture di rifornimento-ricarica.

Soluzioni Complementari e Approccio Olistico

Secondo diversi osservatori, e Quattroruote condivide tale posizione, sarebbe ragionevole ipotizzare uno scenario in cui la propulsione elettrica vada a coprire le esigenze di mobilità di base, affiancata magari dall'idrogeno, e i motori a combustione continuino a soddisfare usi più specialistici, per esempio sulle auto sportive. Questo approccio olistico suggerisce che elettrico e termico non devono essere visti in contrapposizione, ma possono essere complementari.

Nel traffico aereo e marittimo, i carburanti alternativi come gli e-fuels potrebbero avere un futuro, mentre sulle strade Anthony Patt prevede l’affermarsi della mobilità elettrica. Per auto, furgoncini e camion che percorrono solo tragitti brevi, le batterie sono in cima alla lista: soddisfano ed anzi superano tutte le aspettative e il settore si sta sviluppando molto velocemente. Per quanto riguarda i camion a lunga percorrenza invece, l'esperto ritiene più adatte le linee aeree elettriche sull’autostrada in combinazione con piccole batterie rispetto ai motori a idrogeno. Test condotti in Germania e Svezia con linee aeree elettriche per i camion sull’autostrada hanno dimostrato che sui lunghi percorsi si alimentano tramite pantografo e così hanno bisogno solo di una piccola batteria per il tragitto da e per l’autostrada. In questo modo vengono eliminati i problemi di autonomia. Il calcolo è subito fatto: tra circa cinque anni si saranno risparmiati i costi per le infrastrutture, perché i motori elettrici necessitano di notevolmente meno energia dei motori a combustione tradizionali.

tags: #combustibili #alternativi #alla #benzina