E-fuel: la ricerca lavora per creare alternative sostenibili alla mobilità

Gli E-fuel entreranno in gioco nel futuro della mobilità? Così pare, stando all’annuncio fatto dal vicepresidente della Commissione europea Timmermans.

Dopo l’intesa raggiunta tra la Germania e la Commissione UE sulla deroga per i combustibili sintetici, si voterà martedì al Consiglio Energia lo stop definitivo dal 2035 ai motori termici, con unica deroga per gli e-fuel. Oltre al nuovo, ci sarà ancora spazio per l’usato.

Difficile prevedere il futuro. Di certo, serve un’alternativa sostenibile e soprattutto meno impattante ai combustibili fossili, non solo per le auto, ma per gli autocarri e i trasporti pesanti, nonché per i veicoli aerei e navali.

Per questi motivi, l’alternativa proposta dagli E-fuel è da considerare. La ricerca ci lavora da tempo: tra le realtà più attive c’è ENEA che sta conducendo studi e sperimentazioni su diverse linee degli electrofuels o Powerfuels, altri termini con cui ci si riferisce a qualsiasi tecnologia che converte l’energia elettrica (rinnovabile) in un vettore energetico gassoso o liquido.

Per comprendere meglio su cosa stia lavorando, ho incontrato Claudia Bassano, ingegnere e ricercatrice del Dipartimento di Tecnologie Energetiche e Fonti Rinnovabili dell’ENEA.

E-fuel: cosa sono e da dove nascono

Gli E-fuel sono definibili come tutti i combustibili sintetici prodotti dall’idrogeno proveniente da una fonte rinnovabile, ovvero prodotto da un elettrolizzatore e da elettricità generata da fotovoltaico, eolico ecc.

L’idrogeno può essere utilizzato direttamente come combustibile o in alternativa fatto reagire con CO2 o azoto per produrre una gamma di diversi combustibili gassosi o liquidi, andando a sostituire in parte o totalmente i combustibili fossili.

Un altro carburante alternativo è l’ammoniaca, prodotta da idrogeno e dalla reazione con azoto, uno dei prodotti più sviluppati nel mondo: nel 2022, la produzione globale di ammoniaca è stata stimata a circa 150 milioni di tonnellate (fonte: Statista). Anche in questo caso sarà importante la sua produzione green, sempre adottando l’idrogeno verde.

«Possiamo distinguere tra e-fuel liquidi e gassosi, ovvero tra power-to-liquid e power-to-gas. Della prima categoria rientrano tutti i prodotti come: i combustibili sintetici prodotti col processo Fischer-Tropsch (processo chimico industriale utilizzato per produrre combustibili sintetici o olio sintetico a partire da miscele gassose di CO₂ e idrogeno in presenza di catalizzatore – nda), il metanolo, il DME (dimetil etere, ottenuto da processi di disidratazione del metanolo o con produzione diretta dalla CO₂ e adottabile già oggi per i motori endotermici), ammoniaca e altri liquidi di sintesi. Della seconda categoria fanno parte idrogeno e metano, anch’esso producibile in forma sintetica da idrogeno e CO2, tramite la reazione di metanazione», spiega Claudia Bassano, ingegnere e ricercatrice del Dipartimento di Tecnologie Energetiche e Fonti Rinnovabili dell’ENEA.

Pregi, vincoli e sostenibilità degli E-fuel

Il pregio degli E-fuel in forma liquida è che hanno una densità energetica maggiore dei gassosi, e quindi sono facilmente stoccabili e trasportabili. In generale gli E-fuel sono combustibili con caratteristiche del tutto simili, quanto a utilizzo, rispetto agli omologhi fossili quali benzina, diesel e kerosene. Quest’ultimo combustibile è particolarmente interessante per il trasporto aereo. L’E-kerosene potrebbe essere una soluzione di grande valore per i velivoli.

Resta da comprendere quanto gli E-fuel siano sostenibili, ovvero capaci di una riduzione delle emissioni. «A oggi non è possibile stabilire una quota certa, perché tutti hanno un livello di maturità commerciale relativamente basso – risponde Bassano –. Però ci sono già degli obiettivi UE che vanno perseguiti.
Un esempio: gli aerei sin dal 2025 dovranno prevedere nella miscela pari al 2% di Sustainable Aviation Fuel (SAF), percentuale che dovrà aumentare progressivamente fino ad arrivare al 63% al 2050».

In generale, per tutti gli E-fuel c’è la necessità di definire un quadro normativo e di regolamentazione certo per il loro sviluppo.

E-fuel: il lavoro di ricerca di ENEA

Nel frattempo, i ricercatori ENEA stanno lavorando su più fronti per lo sviluppo degli E-fuel. Uno degli ambiti su cui sono particolarmente attivi riguarda la produzione di E-kerosene. In particolare si lavora alla messa a punto di procedimenti e metodologie innovativi in modo da rendere il processo sempre più efficiente e redditizio.

A livello di impianti pilota, per la produzione di metano sintetico sono stati realizzati degli impianti dove focalizzare alcuni aspetti specifici per la loro produzione e messa a punto. «In prospettiva, nella hydrogen demo valley che sorgerà nel centro ricerche Casaccia, metteremo a disposizione degli spazi dove impiegare sperimentalmente le tecnologie che verranno alimentate dall’idrogeno verde qui prodotto», specifica la ricercatrice.

Gli aspetti più avanzati e peculiari della ricerca condotta da ENEA sono diversi. «Il lavoro che stiamo conducendo sulla catalisi ha risvolti innovativi, sui processi e sui materiali, in particolare sui test di nuovi catalizzatori, oltre agli studi sui processi di produzione per elevare la loro efficacia ed efficienza. Un esempio: stiamo studiando la possibilità dell’idrogenazione diretta della CO₂ a DME, senza passare dal metanolo. Idem stiamo studiando il processo di produzione diretta di E-kerosene tramite idrogeno e anidride carbonica, oltre al lavoro sugli elettrolizzatori di natura innovativa».

I progetti attivi, oltre all’Hydrogen Demo Valley, sono diversi: in particolare è da menzionare il Piano Operativo di Ricerca (POR) sull’idrogeno verde messo a punto dall’ENEA e finanziato dal Ministero della Transizione Ecologica con un contributo di 110 milioni di euro da fondi PNRR, con attività svolte insieme a RSE e CNR, dedicate alla produzione di idrogeno verde e pulito, alle  tecnologie di stoccaggio, trasporto e trasformazione in derivati ed E-fuel, all’utilizzo dell’idrogeno in celle a combustibile e ai sistemi intelligenti di gestione integrata delle infrastrutture energetiche basate sull’idrogeno. L’ENEA avrà la responsabilità dell’attuazione del Piano e del coordinamento delle attività.

Il futuro degli E-fuel

Quando saranno in commercio gli e-fuel? Dato che, come abbiamo scritto, sono differenti i tipi di combustibili alternativi che rientrano in questa categoria, altrettanto variabili sono i tempi prevedibili per la loro industrializzazione. Alcuni sono in uno stadio avanzato: «un esempio è il metano sintetico, le cui tecnologie posso arrivare un TRL 7-8, quindi un gradino prima della commercializzazione. Per l’E-Kerosene ci sono già impianti pilota a scala rilevante, anche se per quanto riguarda l’idrogenazione diretta siamo a TRL 6. Per il metanolo, ci sono già impianti attivi dimostrativi; occorre ancora comprendere le opportunità di mercato che potrebbe avere».

Tuttavia vi sono alcune difficoltà da affrontare per arrivare a una loro maturità e sviluppo commerciale. Ci sono vari nodi da sciogliere, uno dei quali riguarda l’idrogeno verde e il suo sviluppo. «In ogni caso su di essi la ricerca e sviluppo è attiva in tutto il mondo, essendo viva la consapevolezza dei vantaggi che possono offrire, specie al trasporto pesante, agli aerei e alle navi», conclude Bassano.

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