Benzina sintetica: e-Fuel in arrivo prima del previsto, ma costano un botto

Cosa sono gli e-Fuel?

Partiamo dalle basi: gli e-Fuel sono combustibili sintetici ricavati dalla combinazione di idrogeno prodotto attraverso elettrolisi (alimentata da fonti rinnovabili, come il solare o l'eolico) e anidride carbonica catturata dall'atmosfera o direttamente da impianti industriali. Insieme, vanno a formare gli idrocarburi sfruttabili come carburanti, come benzina e gasolio. Questo processo di produzione permette agli e-Fuel di essere carbon neutral, poiché la CO2 rilasciata durante la combustione viene bilanciata da quella sottratta in fase di produzione. A differenza dei combustibili fossili tradizionali, quindi, gli e-Fuel non immettono nuova anidride carbonica nell'ambiente.

Uno dei punti di forza degli e-Fuel è la versatilità: possono essere utilizzati nei motori a combustione interna già esistenti, senza necessità di infrastrutture nuove e costose. Inoltre, rappresentano un’opzione concreta per i settori cosiddetti "hard-to-abate", come l'aviazione e il trasporto marittimo. Questi settori, per via delle elevate esigenze energetiche e dei lunghi tempi di percorrenza, trovano limitazioni nei sistemi a batteria attualmente disponibili.

Il processo di produzione e il problema principale

La produzione di e-Fuel si basa su due principali tecniche industriali: la sintesi di idrocarburi tramite la Reazione di Fischer-Tropsch e la sintesi di metanolo. Nel primo caso, l'anidride carbonica (CO₂) reagisce con l’idrogeno (H) per produrre monossido di carbonio (CO) e acqua, in una reazione chiamata Reverse Water Gas Shift (RWGS). Dopodiché, il CO viene utilizzato per produrre idrocarburi a catena lunga (la lunghezza della catena è una delle caratteristiche di base che distinguono i vari idrocarburi), che vengono poi raffinati in combustibili. La sintesi di metanolo, invece, permette di ottenere idrocarburi utilizzando direttamente CO₂ e idrogeno.

Entrambe queste tecnologie sono più antiche di quanto si potrebbe pensare: per darvi un accenno storico,  la Reazione di Fischer-Tropsch venne scoperta dagli scienziati tedeschi che la studiarono in laboratorio nel 1925, ma già dal 1936 la Germania nazista la sfruttava a livello industriale a pieno regime per non dover dipendere da importazioni estere di petrolio.

Dunque sono tecnologie mature e ben note alla scienza, ma soffrono di un problema comune: l'efficienza. Il processo di conversione dell'energia elettrica in combustibile liquido ha un'efficienza di appena il 13-15%. In altre parole, e semplificando molto, si "usano" ben 7 unità di energia "pura" per ottenere indietro solo un'unica unità di energia sotto forma di e-Fuel.

La ricerca si sta concentrando proprio sotto questo aspetto: fra le nuove tecnologie si possono citare i reattori tandem, che potrebbero incrementare la resa combinando più fasi di reazione in un singolo processo. Allo stesso tempo, le tecniche già utilizzate per i biocombustibili possono integrarsi con la produzione di e-Fuel, sfruttando scarti biologici per produrre gas di sintesi.

Sul fronte dell'idrogeno verde

Uno dei principali ostacoli alla diffusione degli e-Fuel è la produzione di idrogeno verde. Attualmente, il metodo più diffuso è l'elettrolisi alcalina, che ha un'efficienza del 60-70%. Tuttavia, esistono tecnologie più avanzate, come gli elettrolizzatori a membrana a scambio protonico (PEM) e gli elettrolizzatori a ossidi solidi (SOEC), che possono raggiungere efficienze fino all'85-90%.

Anche se questi progressi sono promettenti, al momento l'idrogeno verde rimane più costoso rispetto all'idrogeno ottenuto da fonti fossili (il cosiddetto idrogeno "blu"), che, associato alla cattura della CO₂, potrebbe rappresentare una soluzione temporanea.

Anidride carbonica da "catturare"

La cattura della CO₂ è un elemento essenziale nella produzione di e-Fuel, ma anche qui i costi sono relativamente elevati. Le tecnologie attuali si basano su processi industriali già ben consolidati, come le soluzioni a base di ammine o carbonati alcalini, che però richiedono elevati dispendi energetici. I progressi più interessanti potrebbero arrivare dall'uso di materiali nanoporosi come i MOF (metal-organic frameworks) e i COF (covalent organic frameworks), che offrono un maggiore potenziale in termini di rendimento.

Un’ulteriore sfida è rappresentata dalla cattura diretta della CO2 dall'aria (Direct Air Capture, o semplicemente DAC), che richiede ancora importanti sviluppi tecnologici per diventare competitiva. Tuttavia, la cattura della CO₂ da impianti industriali, come cementifici e acciaierie, potrebbe essere già una soluzione efficace a breve termine, in attesa che nuove tecnologie si affermino.

Il problema economico

Nonostante le potenzialità tecniche, il successo degli e-Fuel dipenderà in larga parte dalla loro competitività economica. Attualmente, i costi di produzione sono ancora proibitivi: il prezzo degli e-Fuel è stimato da 3 a 10 volte superiore rispetto al gasolio e alla benzina tradizionali. Per fare un paragone, immaginate di andare alla pompa e vedere il gasolio a 5,00 euro/Litro nel caso migliore, o a quasi 17 euro/Litro in quello peggiore.

Questo distacco deriva principalmente dall'alto costo dell'energia elettrica necessaria per alimentare i processi di elettrolisi e dalla cattura della CO₂. Per altro, il prezzo finale degli e-Fuel dipenderebbe in modo diretto dal prezzo dell'elettricità.

Per abbattere questi costi, sarà cruciale lo sviluppo di energia rinnovabile a basso costo e, in alcuni casi, potrebbe essere necessaria l’introduzione di incentivi e regolamenti, come l’aumento della carbon tax. Inoltre, gli e-Fuel dovranno competere con altre tecnologie consolidate, come i biocombustibili di seconda generazione, che già oggi offrono una soluzione sostenibile utilizzando scarti agricoli e forestali.

Ma quindi gli e-Fuel converranno?

Nonostante le difficoltà attuali, gli e-Fuel potrebbero diventare una realtà su larga scala entro il 2030, con una maggiore diffusione prevista intorno al 2050. Il loro percorso è tracciato, ma affinché possano affermarsi come alternativa ai combustibili fossili e contribuire alla decarbonizzazione dei trasporti, sarà necessaria una combinazione di ricerca tecnologica, abbattimento dei costi e politiche incentivanti.

Sull'utilità, non ci sono dubbi: per i settori complessi come il trasporto navale e quello aereo sarà quasi un obbligo, così come potrebbe essere un'opzione interessante per il trasporto su gomma. Diverso è il caso del trasporto privato, dove l'elettrificazione continua ad avanzare nelle gamme di tuttii marchi automobilistici: qui gli e-Fuel potrebbero trovarsi ad alimentare auto storiche o pre-esistenti, vale a dire le attuali vetture Euro 6, o magari modelli speciali futuri. In ogni caso, se si può tenere in vita il motore endotermico per poche eccezioni e renderlo pure carbon neutral, di certo farà piacere a tutti gli appassionati.