Cosa sono gli e-fuel, in che modo vengono prodotti e quali sono i vantaggi e gli svantaggi dei carburanti sintetici: una guida completa

Gli “e-fuel”, o combustibili sintetici, stanno attirando sempre più l’attenzione nel dibattito sulla transizione energetica. Si tratta di carburanti ottenuti a partire da acqua e CO2, attraverso un processo chiamato elettro-sintesi.

Ma come avviene esattamente questo processo di produzione degli e-fuel? Si parte dalla separazione dell’acqua nei suoi componenti, idrogeno e ossigeno, attraverso l’elettrolisi. Successivamente, l’idrogeno ottenuto viene combinato con anidride carbonica per produrre i combustibili sintetici, come l’e-metanolo o l’e-diesel.

Questa tecnologia potrebbe offrire una soluzione interessante per ridurre le emissioni di CO2 nel settore dei trasporti, in particolare per i veicoli che non possono essere facilmente elettrificati, come aerei e navi. Tuttavia, è importante considerare anche i limiti di questa tecnologia, tra cui il suo attuale costo elevato e il fabbisogno di energia rinnovabile per la produzione in larga scala.

In conclusione, gli e-fuel rappresentano una potenziale risorsa per il futuro della mobilità sostenibile, ma sarà necessario un impegno significativo per rendere questa tecnologia competitiva e sostenibile a lungo termine.

Una breve panoramica storica sugli e-fuels

Nel mondo dell’aviazione e tra i produttori di auto di lusso, diversi attori stanno investendo nella ricerca e nello sviluppo di processi in grado di produrre carburanti sintetici, senza partire dal petrolio.

La spinta verso questo tipo di carburanti è nata storicamente a causa della mancanza di materia prima. Un esempio significativo è quello della Germania nazista che, sotto embargo petrolifero ma dotata di grandi riserve di carbone, iniziò a produrre carburanti sintetici già negli anni ’40. Durante la Seconda Guerra Mondiale, questi carburanti riuscirono a coprire il 92% del fabbisogno aeronautico e il 50% degli usi terrestri.

Queste iniziative rappresentano un importante passo verso la riduzione della dipendenza dal petrolio e l’ottimizzazione delle risorse esistenti. La produzione di carburanti sintetici potrebbe avere un impatto significativo sulla sostenibilità ambientale e sull’indipendenza energetica.

Qual è l’utilità degli e-fuels?

I carburanti sintetici moderni sono il frutto di una tecnologia all’avanguardia che mira a compensare le emissioni di CO2 e ridurre l’impatto del settore dei trasporti sul clima. L’obiettivo è quello di offrire un’alternativa sostenibile ai tradizionali motori a combustione interna e ai motori elettrici.

Questi carburanti vengono prodotti a partire dall’anidride carbonica, che può essere ottenuta da processi industriali o direttamente dall’atmosfera. In questo modo si crea un ciclo in equilibrio, in cui le emissioni di CO2 sono bilanciate dall’assorbimento dello stesso gas, in modo simile a quanto avviene in natura con le piante e gli organismi fotosintetici.

La sintesi di composti organici partendo dall’anidride carbonica richiede un’elevata quantità di energia. Mentre le piante utilizzano la luce solare e la fotosintesi clorofilliana per questo processo, in laboratorio è necessaria l’energia elettrica per favorire la reazione di riduzione dell’atomo di carbonio. È per questo motivo che i carburanti ottenuti da questo processo vengono chiamati electrofuels o e-fuels.

La produzione di carburanti sintetici in un impianto di lavorazione delle materie prime fossili e la loro trasformazione in prodotti chimicamente identici agli equivalenti petroliferi.

I recenti processi per la produzione di e-fuel si basano sull’utilizzo dell’acqua (H2O) e dell’anidride carbonica (CO2) presente nell’atmosfera. Attraverso un processo di elettrolisi, è possibile estrarre l’idrogeno dall’acqua. Successivamente, la reazione di elettro-sintesi con il carbonio, ottenuto dalla CO2 atmosferica, consente di produrre idrocarburi con diverse lunghezze di catena: dalle molecole più semplici, come il gas metano, alle miscele liquide di composti come l’esano o il butanolo, utilizzabili come carburanti senza necessità di particolari modifiche ai motori esistenti.

I processi di sintesi sono spesso favoriti e catalizzati da alte temperature, necessarie ad esempio per separare la CO2 dalle soluzioni usate per catturarla, con un processo chiamato desorbimento termico. Ad esempio, il Norsk E-Fuel, un carburante sostenibile per l’aviazione (nota brevemente come SAF), appartiene a questa “prima generazione” di e-fuel moderni. Tuttavia, l’alto costo energetico e economico dei processi ad alte temperature rappresenta uno dei principali ostacoli alla diffusione degli e-fuel.

Per questo motivo, alcune start-up, come ad esempio Prometheus Fuels, stanno cercando di sviluppare processi a temperatura ambiente per ottenere benzine o carburanti per l’aviazione. La sfida in questo caso è produrre catalizzatori e sistemi di assorbimento dell’anidride carbonica che non richiedano il desorbimento termico. Inoltre, è altrettanto importante che l’energia utilizzata sia rinnovabile, al fine di raggiungere l’obiettivo delle emissioni nette zero.

Gli svantaggi dei carburanti elettronici: analisi dettagliata dei possibili aspetti negativi dei carburanti elettronici.

Sembra che la sfida di realizzare impianti in scala industriale per produrre e-fuel a prezzi competitivi rispetto alle fonti fossili sia ancora lontana dal trovare una soluzione. Secondo gli studi condotti dall’ICCT (Consiglio Internazionale sul Trasporto Pulito), si prevede che fino al 2024 i costi di produzione degli e-fuel saranno ancora 4 volte più alti rispetto ai carburanti derivati dal petrolio. Questo a causa dell’energia elettrica necessaria per la produzione e dell’efficienza limitata dei processi.

Ma c’è anche un problema ancora più serio legato agli e-fuel: l’alta temperatura e pressione nei motori a combustione portano comunque alla produzione di inquinanti come gli ossidi di azoto (NO x) e le polveri sottili (le famose PM 10 e PM 2,5). Anche gli e-fuel potrebbero quindi contribuire all’inquinamento dell’aria, soprattutto se usati su larga scala nel traffico urbano o in aree con scarsa circolazione dell’aria, come avviene nella Pianura Padana.

Insomma, sembra che la strada verso un’alternativa pulita e sostenibile per il settore dei trasporti tradizionali non sia così semplice e immediata come ci si potrebbe aspettare. Bisognerà sicuramente continuare a lavorare e cercare soluzioni innovative per affrontare queste sfide e realizzare un’effettiva transizione verso un sistema di trasporto più eco-compatibile.

Un tentativo vano di influenzare il futuro dei motori?

Gli e-fuel sono al centro di un dibattito sul futuro della mobilità. Ma ha senso continuare a investire su di essi? Le proiezioni attuali suggeriscono che potrebbero avere un ruolo marginale nella mobilità del futuro. Tuttavia, l’elettrificazione non è in grado di rispondere pienamente alle esigenze della nostra società, e non è certo che possa farlo nei prossimi decenni, soprattutto nel settore dell’aviazione.

Il rischio che i combustibili fossili rimangano in uso per lungo tempo è concreto, mettendo seriamente a rischio gli obiettivi di decarbonizzazione. Potrebbe essere necessario considerare un mosaico di alternative, e in questo contesto gli e-fuel potrebbero svolgere un ruolo significativo nel percorso verso un 2024 a emissioni zero.