carburanti alternativi

Combustibili non convenzionali o alternativi.

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GNC (gas naturale)

L'utilizzo del metano allo stato gassoso e compresso sotto i 200 bar è una soluzione tecnologica già collaudata poiché sono interessati più di 500 veicoli nel mondo. Sui motori dedicati e ottimizzati, il metano offre vantaggi significativi che superano una fornitura di energia più costosa. Piacere di guida, prestazioni di accelerazione, recupero, velocità massima sono molto soddisfacenti.

L'efficienza del carburante supera quella dei motori a benzina di circa il 10% (ad eccezione dei motori a benzina a combustione magra come quelli recentemente offerti dai produttori giapponesi), ma è inferiore a quella di un motore diesel a iniezione diretta. Le emissioni dei motori CNG sono costituite quasi esclusivamente da metano, e quindi a bassa tossicità.

Il metano è, tuttavia, un importante gas serra. Ma, se si considerano le emissioni di gas serra lungo l'intera catena di utilizzo, il metano porta risparmi dal 20 al 25% circa rispetto al settore della benzina e dal 10 al
15% rispetto al diesel.

Il principale handicap di GNc riguarda lo stoccaggio che è molto penalizzante in termini di peso e dimensioni. Nuovi materiali come i compositi di resina e le fibre di vetro o di carbonio, attualmente allo studio, dovrebbero consentire di dividere per quattro il peso della vasca a capacità costante.

Il metano appare quindi come un carburante sostitutivo, la cui penetrazione è certa senza poter attualmente valutare la sua portata. Dovrebbe concretizzarsi prima negli usi urbani (soprattutto autobus) dove l'inquinamento è una preoccupazione.

metanolo

Molti studi sono stati condotti in 1970 anni allo sviluppo di combustibili contenenti 85 al 100% metanolo, indicato con gli acronimi M85, o M90 M100 seconda della loro composizione.

Attualmente, questo argomento ha perso molto del suo interesse. Il metanolo è infatti intrinsecamente tossico e fornisce pochissimi benefici in termini di inquinamento atmosferico. In particolare, i rischi di formazione di ozono troposferico sono difficilmente modificati per i veicoli che adottano M85 o M100.
Il metanolo viene mantenuto indirettamente sul mercato dei carburanti come attore fondamentale nella sintesi di MTBE. Questo etere è un ottimo costituente delle benzine, molto ricercato per il suo alto numero di ottano, la sua perfetta compatibilità con gli idrocarburi e
benefici che può fornire per ridurre l'inquinamento atmosferico.

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Oggi, le concentrazioni di MTBE del 5-10% sono molto comuni nelle benzine. Tuttavia, ci sono problemi legati alla bassa biodegradabilità di MTBE.

Biocarburanti: etanolo

L'etanolo è potenzialmente un carburante di buona qualità in grado di alimentare motori ad accensione comandata. Può essere utilizzato puro o miscelato in piccola proporzione (fino al 20%) in una benzina convenzionale. Nel primo caso il motore deve essere adattato a questo specifico utilizzo (modifica del sistema di alimentazione e maggior rapporto di compressione); nel
secondo caso, la miscela etanolo-benzina è del tutto banale e intercambiabile nella rete di distribuzione con prodotti di origine strettamente petrolifera.

Tuttavia, anche il Brasile, che aveva intrapreso una politica proattiva a favore del settore del carburante etanolo, sta rivedendo la sua strategia. Le ragioni di questa inversione di tendenza in Brasile e del lento decollo economico nel resto del mondo sono dovute ad alcuni ostacoli tecnici che, senza essere proibitivi, provocano riluttanza nell'industria petrolifera e automobilistica.

Le miscele etanolo-benzina sono meno stabili in presenza di acqua, più volatili e talvolta più corrosive rispetto ai prodotti di origine esclusivamente petrolifera.

Questo è il motivo per cui, come il metanolo, il settore etanolo-carburante è preferibilmente orientato alla produzione di ETBE da etanolo e isobutene.

Le normative europee stabiliscono un contenuto massimo del 15% (volume) di ETBE nelle benzine, ovvero circa il 7% (peso)
etanolo. Questo quadro legislativo lascia quindi spazio sufficiente per la penetrazione dell'etanolo a tassi significativi nel mercato dei combustibili.

Derivati ​​di oli vegetali

Sebbene i motori diesel possano funzionare con oli vegetali grezzi, questo approccio non sembra realistico per i veicoli che sono diventati molto efficienti. D'altra parte, la trasformazione degli oli vegetali in esteri metilici offre notevoli vantaggi a livello tecnico.

Gli esteri metilici degli oli vegetali hanno proprietà fisico-chimiche vicine a quelle del gasolio in cui è perfettamente miscibile. I tipi di semi oleosi interessati sono principalmente la colza e il girasole. I dati agronomici sono i seguenti: lo è
possibile ottenere da 30 a 35 quintali / anno di semi di colza per ettaro, oppure da 1,2 a 1,4 tonnellate di esteri metilici per ettaro e per anno.

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Sul fronte normativo, un decreto autorizza, in Francia, la distribuzione senza contrassegno di estere metilico di colza fino al 5% miscelato al gasolio.

In definitiva, i bilanci energetici dei settori di produzione di biocarburanti sono favorevoli. Il rapporto tra l'energia contenuta nel biocarburante e quella necessaria per produrlo è sempre maggiore di 1. Ma, da un punto di vista economico, con gli attuali costi di accesso al greggio e senza incentivi fiscali , i biocarburanti non sono competitivi.

Infine, le conclusioni degli studi sul contributo dei biocarburanti in termini di impatto sull'inquinamento atmosferico sono molto sfumate. A seconda del tipo di inquinante considerato, i combustibili
di origine vegetale può essere a volte leggermente vantaggioso, a volte leggermente sfavorevole. Ad eccezione della protezione contro l'effetto serra, per la quale l'utilizzo di biocarburanti apporta indubbiamente un notevole miglioramento.

Combustibili sintetici

I combustibili sintetici sono benzina e gasoli tradizionali, ma derivati ​​da materie prime diverse dal petrolio, principalmente carbone e gas naturale.

I processi corrispondenti fanno uso di tecnologie macchinose e costose. Consistono nel produrre, in una fase intermedia, gas di sintesi (CO e H2), dal quale sono possibili due vie: l'ottenimento diretto di idrocarburi secondo la tecnica Fischer-Tropsch o il passaggio attraverso metanolo che sarà poi trasformato in benzina.

La resa di questi settori rappresenta un grosso handicap: tra il 35 e il 55% per il processo di essenze Fischer-Tropsch a seconda delle caratteristiche della materia prima e dei requisiti di qualità dei prodotti finiti; tra il 60 e il 65% per il settore della benzina sintetica tramite metanolo sviluppato nel 1986 dalla società Mobil in Nuova Zelanda. Questi bassi rendimenti vanno di pari passo con elevate emissioni di CO2.

Di conseguenza, la produzione significativa di combustibili sintetici è condizionata da un alto prezzo del petrolio (almeno 30 $ / bbl) e da una forte domanda di prodotti inquinanti molto bassi.

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idrogeno

A medio termine, spetta all'idrogeno gestire adeguatamente una carenza annunciata. Unità di raffinazione ad alto consumo (idrodesolforazioni, idrotrattamenti e idroconversioni)
si moltiplicheranno per migliorare la qualità dei prodotti petroliferi e per adattarsi alla domanda sempre più orientata di prodotti leggeri.

Oltre al reforming che raggiungerà rapidamente i suoi limiti, la produzione di idrogeno può essere prevista mediante reforming a vapore di metano, mediante ossivapogassificazione dei residui o mediante elettrolisi. I primi due percorsi portano all'autoconsumo e significative emissioni di CO2. Il percorso verso l'elettrolisi richiederebbe un rilancio degli investimenti nell'energia nucleare e l'accettazione da parte del grande pubblico di questo
tecnologia e i suoi rischi.

Se si evitano arbitrariamente queste domande di disponibilità di materie prime, l'utilizzo dell'idrogeno come carburante per automobili incontra ancora grandi difficoltà: lo stoccaggio a bordo del veicolo è un vero collo di bottiglia tecnologico.

Se ipotizziamo, inoltre, che lo stoccaggio a bordo dei veicoli sia tecnicamente risolto e che siano soddisfatte le condizioni fondamentali di sicurezza, sono quindi possibili due possibilità: si può prima utilizzare l'idrogeno, puro o miscelato CNG, nei motori appositamente progettati per questo tipo di carburante. L'efficienza del motore è quindi limitata dalle leggi della termodinamica e le emissioni di NOx sono inevitabili. In secondo luogo, l'idrogeno può essere consumato nelle celle a combustibile.
Ma poi appaiono problemi di sviluppo tecnologico. Gli elettrodi sono fatti di metalli preziosi (platino e palladio) e la densità di potenza è bassa. Nonostante i recenti impegni
grandi industriali per sviluppare veicoli a celle a combustibile, in questo modo non sembra, di fronte alla concorrenza di convertitori più convenzionali, ma l'inquinamento vicino allo zero ha promesso un grande futuro.

Sono prevedibili tensioni sul mercato dell'idrogeno e la rotta del carburante rimane molto prospettica. È certo che l'uso dell'idrogeno per migliorare le qualità dei combustibili tradizionali rimarrà per molto tempo la via tecnicamente ed economicamente più efficiente.

Di conseguenza, la cella a combustibile e il motore a idrogeno non sembrano probabilmente emergere nel medio periodo.

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