Auto con motori a combustione che rispettano l’ambiente. È possibile? Grazie ai carburanti sintetici, o in breve synfuels, il funzionamento rispettoso del clima è davvero possibile. Vi mostriamo la storia dei synfuels, come vengono prodotti e cosa hanno scoperto AMAG ed Empa durante i loro test.
I carburanti sintetici, i cosiddetti synfuels, sono un’alternativa promettente ai carburanti fossili come la benzina o il diesel. Vengono prodotti con elettricità rinnovabile o calore solare, acqua e CO2 e possono essere utilizzati in veicoli e infrastrutture esistenti. I carburanti sintetici hanno la potenzialità di rendere i trasporti un settore a impatto climatico zero senza la necessità di acquistare nuove flotte di veicoli. Ma come funziona la produzione di synfuels, quali sono le sfide da superare e cosa mostrano i risultati dei test condotti da AMAG e Empa per chi possiede un’auto classica?
La storia dei synfuels: dalla dipendenza dal petrolio alla transizione della mobilità
La storia dei synfuels è strettamente legata a quella dell’approvvigionamento energetico e della mobilità. Agli albori della produzione dei carburanti sintetici, l’obiettivo primario era quello di ridurre o superare la dipendenza dalle importazioni di petrolio. Questo è stato un fattore determinate soprattutto in Germania durante la seconda guerra mondiale alla luce del blocco alle importazioni di petrolio da parte delle forze alleate. Al termine del conflitto, tuttavia, la produzione di carburanti sintetici venne in gran parte sospesa, poiché il petrolio era di nuovo disponibile a prezzi convenienti.
Negli ultimi anni l’interesse per i synfuels è aumentato soprattutto per motivi di politica climatica. La consapevolezza che il settore dei trasporti contribuisce in modo significativo al cambiamento climatico e che i carburanti fossili sono risorse finite ha provocato un cambio di mentalità. I carburanti sintetici sono visti come un’opportunità per decarbonizzare il settore dei trasporti senza richiedere ingenti investimenti in nuovi veicoli o infrastrutture. Inoltre, i synfuel offrono la possibilità di convertire l’elettricità rinnovabile proveniente da fonti fluttuanti, come quella eolica o solare, in forma stoccabile e trasportabile. Ciò può contribuire a facilitare l’integrazione delle energie rinnovabili nel sistema energetico e a promuovere la transizione sostenibile della mobilità.
L’idea alla base dei synfuels: mantenere la CO2 in un ciclo chiuso
Il futuro dell’automobile in Europa e in Svizzera sarà elettrico, ma il motore a combustione non scomparirà dall’oggi al domani: continuerà a svolgere un ruolo importante in Svizzera, ma soprattutto nel mondo, ancora per molto tempo. Oggi circolano circa 1,3 miliardi di auto in tutto il mondo.Secondo i calcoli dell’Empa (Laboratorio federale di prova dei materiali e di ricerca), nel 2040 circoleranno ancora, solo in Svizzera, circa 2 milioni di autovetture con motore a combustione, tra cui molte auto d’epoca e veicoli agricoli. Se si riuscisse ad alimentare con carburanti sintetici queste autovetture con motore a combustione, si prevede che in Svizzera le emissioni di CO2 subirebbero una riduzione fino al 10%.
Il vantaggio dei carburanti sintetici è che sono chimicamente simili o identici ai carburanti fossili e possono quindi essere utilizzati nei motori e nei distributori di carburante esistenti. Inoltre presentano spesso caratteristiche migliori rispetto ai carburanti tradizionali, come ad esempio un numero di ottano più elevato o un tenore di zolfo inferiore.Inoltre i synfuels sono facili da trasportare e stoccare, il che consente di rendere più flessibile il sistema energetico.
Le difficoltà nella produzione dei synfuels
La ricerca del corretto procedimento di produzione dei synfuels è stata un percorso travagliato. Dapprima i ricercatori hanno cercato di sintetizzare carburanti a partire da materie prime a ricrescita naturale come mais, olio di palma o frumento. Tuttavia, a causa dei problemi ambientali derivanti e del dibattito etico emerso sulla questione che venissero impiegate materie prime alimentari quando altre persone soffrivano la fame, con il passare del tempo tale proposito è stato accantonato. Al contrario, i carburanti a base di idrogeno sono nettamente più ecologici, in quanto la disponibilità dell’idrogeno è pressoché illimitata.
Il requisito fondamentale per la produzione a impatto zero dei synfuels è l’accesso alle energie rigenerative, come il calore solare o l’elettricità rinnovabile. Attraverso l’impiego di tali fonti di energia, l’acqua viene scomposta mediante elettrolisi nei suoi due elementi costituenti: ossigeno (O2) e idrogeno (H2). L’idrogeno ottenuto in questa prima fase procedurale viene legato, in una seconda fase, all’anidride carbonica (CO2) prelevata in precedenza dall’atmosfera, ad esempio mediante il processo Direct Air Capture. Il prodotto finale della sintesi chimica dell’idrogeno e dell’anidride carbonica è costituito dai carburanti sintetici. Esistono diversi metodi di sintesi, ad esempio il processo Fischer-Tropsch o la sintesi del metanolo. Presso l’Empa è stato sviluppato uno speciale processo di metanizzazione che assorbe l’acqua risultante permettendo di ottenere un prodotto del metano puro.
Il calore solare al posto della costosa elettricità
In ogni caso, produrre i synfuels a costi contenuti non è un gioco da ragazzi. Per molto tempo il problema principale è stata la fornitura di elettricità rinnovabile in quantità sufficiente a costi competitivi. A dispetto di ciò Synhelion, start-up svizzera del Politecnico federale di Zurigo, ha trovato una soluzione pratica che consiste nell’utilizzare semplicemente il calore solare anziché l’elettricità, decisamente più cara. Con la cosiddetta tecnologia «Sun-to-Liquid», il calore dell’irraggiamento solare viene concentrato attraverso enormi specchi (oltre 1500 gradi Celsius) e l’energia ottenuta viene utilizzata per scomporre l’acqua nel processo elettrolitico. Questa procedura non causa pressoché nessun pregiudizio all’ambiente e risulta ideale per le tante aree a forte esposizione solare del globo. Già nel 2021 il gruppo AMAG ha acquisito quote di partecipazione di Synhelion attraverso il suo fondo per il clima e l’innovazione ed è convinto della qualità della sua tecnologia pionieristica. Inoltre, nell’ambito dell’iniziativa per la mobilità del Politecnico di Zurigo, AMAG ha sostenuto un progetto di ricerca che studiava le condizioni quadro necessarie per una produzione a basso costo dei synfuel.
Synfuel nelle auto d’epoca? Il test di AMAG ed Empa dà esito positivo
Stando alle specifiche dei produttori, nei veicoli moderni i carburanti sintetici possono essere utilizzati senza problemi. Ma saranno compatibili anche con le auto d’epoca? AMAG e l’Empa hanno approfondito questo tema nell’ambito di una serie di test della durata di un anno per poter trarre conclusioni scientificamente fondate sul comportamento dei motori delle auto d’epoca in caso di esposizione a benzina sintetica. Come benzina di riferimento è stato utilizzato un carburante fossile a 98 ottani, mentre una benzina biosintetica a 98 ottani prodotta da metanolo rinnovabile è stata adottata come carburante di confronto, nella fattispecie in una Volkswagen Golf I con un motore a 4 cilindri da 1,5 litri (prima immatricolazione nel 1978) e in una Chrysler Valiant con un motore a 6 cilindri da 3,7 litri (prima immatricolazione nel 1971).
L’esito dello studio è stato positivo: le auto d’epoca possono essere alimentate senza alcun timore con carburanti sintetici. Le due vetture di prova hanno percorso diverse migliaia di chilometri ciascuna, senza che siano emerse anomalie nelle prestazioni o in altri valori misurati. I risultati dimostrano che anche i veicoli più datati, che per le loro caratteristiche costruttive presentano un consumo di carburante relativamente elevato, possono essere alimentati a impatto climatico zero.
Quando i synfuels entreranno a far parte della nostra vita quotidiana?
Ci vorrà comunque ancora un po’ prima che sia possibile impiegare i carburanti sintetici in modo capillare. I costi di produzione dei synfuels sono ancora piuttosto elevati rispetto ai carburanti fossili, ma potranno essere ridotti grazie a miglioramenti tecnici ed economie di scala. Inoltre, l’attrattiva del mercato dei synfuels potrà essere incrementata attraverso provvedimenti politici come imposte o sovvenzioni. Un altro fattore decisivo è l’accettazione dei synfuels da parte dell’opinione pubblica: le consumatrici e i consumatori dovranno essere al corrente dei loro vantaggi e svantaggi ed essere disposti a farne uso.
