Le nuove normative comunitarie sull'impatto ambientale dell'Automotive - Reg. 2023/851 e Reg. Euro 7- rappresenteranno una grande sfida per la decarbonizzazione delle autovetture e dei furgoni con motore a combustione interna. Secondo il regolamento (UE) 2023/851, gli obiettivi di riduzione delle emissioni di CO2 dell’Unione per nuove autovetture e veicoli commerciali leggeri dovranno essere allineati con gli obiettivi climatici rivisti, ovvero il raggiungimento delle emissioni nette di CO2, pari ad almeno il 25% entro il 2025 e il 55% entro il 2030 rispetto ai livelli del 2021 e al 100% dal 2035. Un obiettivo particolarmente stringente e ambizioso, oltre che dibattuto e divisivo, da cui muovono, per i prossimi anni, una serie di iniziative e step intermedi.
È stato fissato, infatti, il 2026, come anno in cui le autorità europee effettueranno un check point per verificare la fattibilità degli obiettivi e l'eventuale necessità di rivederli (tenendo conto dell'importanza di una transizione sostenibile e socialmente equa verso emissioni zero). Entro il 2025, invece, la Commissione Europea (CE) si impegna a sviluppare una metodologia comune dell'UE per valutare le emissioni di CO2 lungo l'intero ciclo di vita ( LCA)di automobili e furgoni, nuovi immatricolati nell’Unione. Inoltre, la Commissione dovrebbe presentare una proposta per l'immatricolazione di veicoli alimentati esclusivamente con carburanti CO2-neutral dopo il 2035, in conformità con il diritto dell'UE, al di fuori del campo di applicazione delle norme sulla flotta e in conformità con l'obiettivo di neutralità climatica dell'UE.
Il tutto al netto del risultato che verrà fuori dalle urne il prossimo giugno, quando si terranno le elezioni europee che definiranno la nuova composizione del Parlamento e da lì una nuova Commissione.
Relativamente alla regolazione Euro 7, la CE ha presentato il 10 novembre 2022 la proposta di un nuovo standard per la riduzione delle emissioni inquinanti generate dai veicoli leggeri e pesanti (fusione Euro 7 e Euro VII). Tale norma sarebbe dovuta entrare in vigore entro il 2025, ma il Consiglio, il 22 settembre 2023 ha allentato la rigidità dei limiti proposti dalla CE e ha esteso i tempi di adozione. Il 9 novembre, invece, il Parlamento Europeo ha modificato i limiti e le procedure proposte dalla CE, confermando la proroga dei tempi di adozione da parte del Consiglio, respingendo però l'inclusione dei combustibili rinnovabili nel regolamento Euro 7. La decisione finale sulla definizione della norma sulle emissioni Euro 7 sarà adottata nel corso dei negoziati del trilogo tra Commissione, Parlamento e Consiglio.
Partendo da questo framework regolatorio e dagli obiettivi di decarbonizzazione dei trasporti, è stato avviato un progetto di ricerca commissionato da Liquigas/Assogasliquidi, al fine di avere una valutazione completa di un'innovativa miscela di carburante costituita da GPL (compreso il bio-propano) e etere dimetilico rinnovabile (renewable DME) con un 20% di DME e 80% di propano conforme alla specifica EN 589, compatibile con i componenti del motore e testata su 3 autovetture Euro 6d bi-carburante GPL/benzina vs alimentazione benzina.
Questo nuovo lavoro è stato diviso in tre step: il primo è un test (WP1) per determinare il mix ideale tra GPL e DME e verificarne la compatibilità con lo standard europeo di riferimento per il GPL auto, l’EN 589; un secondo step (WP2), in cui sono state misurate le emissioni dei gas di scarico delle automobili confrontando un parco di tre veicoli (due appartenenti al segmento dei piccoli veicoli e un al segmento medio), seguendo sia le procedure di omologazione (WLTC e RDE) sia il ciclo di ricerca. Si tratta di risultati da utilizzare come dati primari per il terzo step (WP3) in cui è stato valutato il ciclo di vita dalla «culla» alla «tomba» (LCA). Tali risultati sono stati confrontati con quelli di un'auto a benzina e di un'auto completamente elettrica per entrambi i segmenti. Lavoro quest’ultimo condotto dagli esperti del Politecnico di Milano.
Quanto ai risultati. Dal primo test la miscela 20%/80% - DME/propano è stata identificata come la miscela da utilizzare per le prove automobilistiche (WP2), risultando anche - dalla letteratura - compatibile con componenti e materiali del motore.
Passando al WP2, quel che è emerso è che con la miscela innovativa, tutti i limiti di emissione degli inquinanti regolamentati (euro 6) sono rispettati sia in laboratorio (WLTC) che su strada (RDE by PEMS- sia su percorsi urbani che rurali e autostradali). In laboratorio i limiti Euro 7 saranno facilmente rispettati, anche nell'ipotesi “severa” Euro 7. Si registra, infatti una riduzione di emissioni di particolato e CO2 eq, che varia da un 9% a 15% rispetto all’ alimentazione benzina, sia in laboratorio che su strada. In particolare, si tratta del 12% circa per i cicli di omologazione, 10% per i cicli di ricerca e 15% per i test Real driving emissions.
Consumo di carburante/energia e CO2 veicoli benzina vs LPG/DME
Fonte: Innovhub- Stazioni Sperimentali per l’Industria
Per quanto riguarda invece gli NOx, durante i test si è potuto notare un leggero incremento relativo al GPL, ma comunque molto inferiore ai limiti della regolamentazione europea. Molto interessante è anche il confronto dei risultati riguardanti l’ammoniaca (NH3) che potrebbe venire introdotta nella regolamentazione Euro 7, mentre ad oggi è esclusa dai regolamenti Euro 6, che vede i veicoli alimentati con la miscela di prodotti bio e rinnovabili emettere sensibilmente meno rispetto alla alimentazione a benzina e, comunque, molto sotto i limiti che potrebbero essere inseriti.
L'utilizzo di questa innovativa miscela, infine, ha comportato anche una diminuzione del consumo energetico, fino al -4% in laboratorio e -8% su strada.
I risultati delle prove di emissione, come detto, sono stati utilizzati come dati primari dal Politecnico di Milano per il terzo step (WP3) in cui è stato valutato il ciclo di vita -dalla «culla» alla «tomba» (LCA)- e gli impatti di un viaggio di 1 km fatto 1) con una macchina alimentata a carburante tradizionale (benchmark), 2) con un’auto elettrica e 3) con il blend innovativo identificato. In riferimento a quest’ultimo merita fare una precisazione: infatti, la miscela considerata comprende un 60% di GPL - sulla base dei dati di approvvigionamento del mercato italiano ovvero al 39% prodotto dalla raffinazione del petrolio e per il 61% dall’estrazione di gas naturale -; 20% di Bio-GPL, ovvero un combustibile rinnovabile, prodotto tramite olii alimentari esausti, come un coprodotto di oli vegetali idrotrattati (HVO), per cui il trattamento di materiali di scarto diventa fondamentale; 20% di DME rinnovabile, prodotto da rifiuti di plastica non riciclabili. Materiali che, dunque, inutilizzabili in altri settori, possono trovare in questo prodotto una valorizzazione importante.
L’approccio di ricerca LCA consente il confronto tra alternative tramite la cosiddetta unità funzionale, ovvero una distanza simile per tutti i carburanti utilizzati: percorrere 1 km in Italia con un’autovettura, per i segmenti B e C, conforme allo standard di emissione Euro 6d. Quando si parla di LCA si fa riferimento a due dimensioni in particolare: quella well-to-wheel (dal pozzo alla ruota), che consta di una prima parte well-to-tank, inerente all’efficientamento delle fasi di produzione e distribuzione del carburante, e una seconda tank-to-wheel, dove l’analisi si focalizza sulle emissioni prodotte durante l’utilizzo del veicolo. A questa, va aggiunta la dimensione orizzontale, che si muove lungo le fasi di produzione, uso e fine vita del veicolo. Ciò comporta un’analisi che include la parte finale del ciclo, ovvero la dismissione del veicolo e il suo riciclo al termine dell’utilizzo stesso.
Vi è, poi, un elemento trasversale a entrambe le dimensioni, che riguarda le emissioni riguardanti le varie fasi di trasporto dei materiali.
Per questo, all’interno dell’attività di ricerca ci si è focalizzati sulle seguenti ipotesi:
- timeline (2023),
- la lunghezza del percorso (1 km),
- la produzione di rifiuti che appartiene all’intero ciclo, incluso quello della attività di ricerca o quello della produzione stessa del veicolo,
- auto utilizzate: in riferimento a queste ultime diventano rilevanti le informazioni che riguardano la massa. Nel caso delle auto elettriche, relativamente alle batterie si registra un aumento del peso rispetto alle auto a combustione interna, mentre, invece, altre componenti dell’auto elettrica risultano più leggere;
- mix elettrico dell’Italia (anno di riferimento 2019) con un specifico ruolo di rinnovabili, gas e altre componenti.
In mancanza, ad oggi, di una metodologia di valutazione concordata a livello europeo, lo studio si è posto l’obiettivo di avvicinarsi a standard adottabili nel prossimo futuro proprio a livello comunitario, come quello della carbon footprint nella cui elaborazione, in qualità di istituto di ricerca, il Politecnico di Milano è coinvolto.
Guardando ai risultati ottenuti, si rilevano differenze tra i prodotti bio e rinnovabili (bio-GPL e DME rinnovabile) e l’auto elettrica rispetto al caso dell’auto alimentata a benzina, utilizzato appunto come benchmark. Ciò che emerge è che rispetto all’auto elettrica, quella alimentata con la miscela di GPL, bio GPL e DME rinnovabile risulta migliore rispettivamente su 12 categorie di impatto delle 16 considerate (per il segmento B) e su 9 categorie di impatto delle 16 considerate (per il segmento C). Relativamente alla categoria di impatto “Cambiamento Climatico”, invece, sia la miscela innovativa di GPL, bioGPL e DME rinnovabile che l’auto elettrica performano meglio di quella tradizionale. Quindi, in una comparazione più specifica tra il blend GPL, bioGPL e DME e l’auto elettrica lo studio evidenzia che, se da una parte l’auto elettrica ha una performance migliore sulle emissioni di CO2, su altre valutazioni come la tossicità e la necessità di materie prime critiche l’auto alimentata con la miscela innovativa di GPL dà risultati migliori.
Dal grafico seguente si evince come dai risultati riguardanti le emissioni well-to-wheel (ciclo di vita del solo carburante) già il GPL offra un miglioramento del 9% rispetto all’auto a benzina, mentre il bio-GPL e il DME rinnovabile ottengano, rispettivamente, il 55% e il 65%-66% di riduzione delle emissioni rispetto alla benzina.
Cambiamenti climatici well to wheels (ciclo di vita del carburante) – segmento B (destra) e segmento C (sinistra)
Fonte: Politecnico di Milano
Se guardiamo ai risultati sull’intero ciclo di vita (LCA), si vede come la produzione dell’auto elettrica sia notevolmente più impattante di quelle con motore a combustione interna, ma anche di quella alimentata con la miscela innovativa, sia nella parte Well-to-tank che nella fase produttiva e di smaltimento End of Life (EoL). Infine, aggiungendo la componente di emissioni tank-to-wheel, l’auto a benzina risulta più impattante rispetto alla miscela.
Risultati Cambiamenti climatici "Dalla culla alla tomba" (LCA)
Fonte: Politecnico di Milano
Tuttavia, se si considera una miscela composta esclusivamente di bio GPL e DME rinnovabile, quindi completamente rinnovabile, il dato evidenzia come l’auto alimentata con la citata miscela innovativa sia addirittura meno impattante di quella elettrica.
Risultati – Cambiamenti climatici Miscela 100% rinnovabile (80% bio-GPL e 20% DME rinnovabile)
In conclusione, un’auto a GPL con un blend innovativo, che include una componente del 20% di bio GPL e del 20% di DME rinnovabile, permette indicativamente di risparmiare un 20% di emissioni climalteranti. Se la valutazione LCA si fa poi su auto con un blend totalmente bio e rinnovabile, questo performa addirittura meglio dell’auto elettrica con l’attuale mix di generazione.
La ricerca conclude affermando che, valutati secondo criteri LCA, non ci sono fonti o vettori energetici anche se pienamente rinnovabili, in grado di garantire una riduzione del 100% dell’impatto sui cambiamenti climatici. E l'utilizzo della miscela innovativa di GPL, bioGPL e DME rinnovabile può essere una valida soluzione per mitigare gli impatti, con benefici paragonabili a quelli legati all'utilizzo del vettore elettrico. L'ulteriore sviluppo di una miscela totalmente rinnovabile garantirebbe, da questo punto di vista, ulteriori benefici.
