Ad oggi la domanda di mobilità in Italia è soddisfatta per la stragrande maggioranza dai prodotti di origine fossile ed il sistema dei trasporti contribuisce per circa un quarto alle emissioni totali di CO2: la situazione è chiaramente insostenibile ed è necessario ed urgente che il sistema dei trasporti si evolva per concorrere alla progressiva decarbonizzazione dell’intera economia.
In quest’ottica, un ruolo centrale di questa transizione potrà essere svolto dallo sviluppo di nuove tecnologie in grado di rispondere a queste sfide, garantendo al contempo percorsi socialmente ed economicamente sostenibili. Negli ultimi anni stanno assumendo particolare interesse i Low Carbon Fuels (LCF), sia liquidi che gassosi, ovvero quei combustibili di origine biologica o sintetica in grado di abbattere le emissioni di CO2 lungo l’intero ciclo di vita (si stima fino al 90% delle emissioni totali).
Tra i LCF di particolare interesse stanno emergendo i cosiddetti e-fuels, prodotti dalla combinazione di CO2 e H2 di origine rinnovabile che consente di ottenere combustibili liquidi rinnovabili. Nello specifico, la produzione di e-fuels si basa principalmente su processi di sintesi dell'idrogeno verde prodotto dall'elettrolisi dell'acqua (utilizzando fonti energetiche rinnovabili) e anidride carbonica che può essere catturata da una sorgente concentrata (fumi di un sito industriale), dall'aria (tramite soluzioni Direct Air Capture, DAC) oppure di origine biogenica, come quella derivante dalla produzione o combustione di biocombustibili. Gli e-fuels quindi, non rilasciando CO2 incrementale, possono essere considerati combustibili climaticamente neutri e, grazie alla loro compatibilità con i motori a combustione interna, possono essere impiegati per alimentare veicoli stradali, aerei e navi, contribuendo a decarbonizzare tutti i comparti dei trasporti. È possibile inoltre continuare a utilizzare le infrastrutture di trasporto, distribuzione e vendita oggi utilizzate per gli attuali combustibili liquidi essendo queste perfettamente compatibili anche con gli e-fuels.
Ciò premesso, in accordo con unem (Unione Energie per la Mobilità), Innovhub SSI ha iniziato a svolgere una serie di attività propedeutiche alla progettazione di un impianto dimostrativo per la produzione di e-fuels liquidi. Il progetto si è prefissato di effettuare un’analisi dei processi per definire i parametri tecnico-economici di un impianto basato sulla tecnologia Fischer-Tropsch, per produrre quantità di e-fuels sufficienti a condurre test prestazionali, nonché di valutarne le potenzialità tecniche ed economiche di sviluppo nel panorama energetico italiano.
Ad oggi, non esistono molti esempi di impianti per la produzione di e-fuels: nella seguente tabella ne sono riportati alcuni, evidenziando le caratteristiche più rilevanti.
Impianti sperimentali per la produzione di e-fuels
Fonte: Innovhub
Il lavoro è iniziato ufficialmente nel febbraio 2021 attraverso la collaborazione con il Politecnico di Milano. In particolare il Gruppo GECOS del Dipartimento di Energia ha effettuato l’analisi tecnico-economica di impianti di produzione di e-fuels definendo le specifiche di processo dei componenti principali e stimando i costi di investimento e di esercizio dell’impianto, mentre all’Energy & Strategy Group del Dipartimento di Ingegneria Gestionale è stato affidato il compito di identificare e caratterizzare le variabili di natura economica associate alla realizzazione degli impianti di produzione di e-fuels in Italia, per dimostrare la percorribilità della tecnologia.
Le conclusioni del progetto confermano che la produzione di e-fuels sia tecnicamente realizzabile con l’impiego di tecnologie attualmente esistenti e relativamente consolidate. Ciò nonostante, le rese energetiche attese, intendendo con ciò la percentuale di energia elettrica di origine rinnovabile trasformata in energia chimica immagazzinata nell’e-fuels prodotto, sono relativamente modeste e i prevedibili costi di produzione sono significativamente più elevati di quelli dei convenzionali combustibili fossili. Tali criticità potrebbero essere bilanciate dalla decisamente minore necessità di ingenti investimenti infrastrutturali per assicurare l’approvvigionamento energetico ai diversi comparti dei trasporti, rispetto alla totale ed esclusiva elettrificazione degli stessi. Inoltre gli e-fuels presentano l’indiscusso vantaggio di essere utilizzabili in settori difficilmente elettrificabili (trasporto aereo e marittimo) mentre, rispetto al trasporto su strada, sono perfettamente compatibili con il parco autoveicolare esistente e quindi consentirebbero una più rapida decarbonizzazione del settore senza dover conseguire una completa sostituzione del parco circolante, impossibile da traguardare nel breve termine, stante anche la situazione geopolitica e socio-economica attuale.
Ciò nondimeno, l’efficienza globale del processo è un parametro fondamentale per giudicarne la validità e per garantirne la sostenibilità a lungo termine e, pertanto, nell’analisi delle possibili soluzioni processistiche e impiantistiche sono state privilegiate quelle che garantiscono le migliori prestazioni in termini di efficienza energetica, di maggior riduzione delle emissioni di CO2 e di minimizzazione dei costi di produzione.
