Nel mese di settembre il Parlamento europeo ha accolto una legge che sosterrà la diffusione di carburanti sostenibili nell’aviazione. L’obiettivo è raggiungere la quota del 70% di consumi di carburanti ecologici entro il 2050. Anche la SUPSI sta contribuendo alla creazione di nuove conoscenze e di tecnologie nel campo dei cosiddetti e-fuels con l’Istituto di ingegneria meccanica e tecnologia dei materiali, diretto da Maurizio Barbato. Due laboratori del MEMTi coopereranno allo studio di carburanti, combustibili e prodotti chimici intermedi sostenibili all’interno del consorzio ReFuel.ch, che si è aggiudicato il bando di gara del programma di promozione SWEET.

A che punto è lo sviluppo di conoscenze su questi vettori energetici e quanto è raggiungibile l’obiettivo fissato dall’UE per l’aviazione? Domande che abbiamo rivolto a Maurizio Barbato.
“I combustibili sintetici sono particolarmente adatti al trasporto aeronautico, al trasporto navale e a quello pesante. Oggi si stima che il consumo totale di carburante aeronautico si aggiri attorno ai 250 miliardi di litri l’anno. Un’azienda svizzera che si occupa di ricerca su questi combustibili intende produrre 50 miliardi di litri l’anno entro il 2040. Considerato che non saranno gli unici produttori, possiamo immaginare che il traguardo fissato dall’UE non sia così lontano”.

La produzione di combustibili sintetici ha quasi un centinaio d’anni. Dove risiede l’elemento di novità nelle ricerche attuali?
“Il processo per ottenere la benzina sintetica è stato scoperto da Franz Fischer e Hans Tropsch nel 1925. Per la produzione si faceva capo al carbone e all’acqua, ma storicamente non c’è stata la necessità di ricorrere a questo vettore energetico se non in rare circostanze. La produzione di questi carburanti finora non è stata energeticamente concorrenziale rispetto all’estrazione e alla raffinazione del petrolio, ma oggi i combustibili fossili non sono più sostenibili. Vogliamo agevolare lo sviluppo industriale e la produzione di massa degli e-fuels, che hanno un impatto zero dal punto di vista della CO2. Il nostro progetto vuole sintetizzare combustibili dall’anidride carbonica presente nell’atmosfera. La sottraiamo e una volta consumata viene reimmessa in circolo, con un bilancio finale neutro. I carburanti sintetici hanno il vantaggio che possono essere sostituiti ai combustibili fossili senza la necessità di cambiare la rete distribuzione o il trasporto, con un evidente risparmio negli investimenti infrastrutturali”.

Qual è il ruolo del MEMTi nel consorzio ReFuel.ch?
“ReFuel.ch è un consorzio di ricerca sui combustibili sintetici, ovvero prodotti da una sintesi. Ricostruiamo un carburante dai mattoni fondamentali: carbonio e idrogeno. Esploreremo strade già battute e altre nuove per ottenere dei composti di passaggio, come il metanolo, per poi passare ad altri composti utili per i processi chimici. In parallelo ci muoveremo verso le olefine per arrivare ai carburanti. Al MEMTi siamo coinvolti con il Laboratorio di termo-fluidodinamica, che simulerà il reattore per la produzione di metanolo, e con il Laboratorio di scienza dei materiali computazionale che si occuperà del catalizzatore fra il metanolo e le olefine”.

Quali sono le complessità e che risultati sperate di ottenere?
“Le reazioni avvengono ad alte pressioni, le temperature devono essere controllate e si deve puntare a un’alta produzione di prodotti finali con pochi prodotti di scarto, che nell’insieme del processo hanno un costo energetico. Nella sintesi di un carburante si deve immettere l’energia che questo sprigiona quando viene consumato. In genere questi processi di sintesi non sono efficienti al 100%, uno dei nostri obiettivi è migliorarne l’efficienza, riducendo la spesa energetica. Inoltre, vogliamo ottenere processi che siano scalabili a livello industriale, dove le variabili in gioco sono più numerose. Il reattore sperimentale può funzionare bene, ma in scala reale possono succedere cose che nell’ambiente controllato del laboratorio non accadevano. Intendiamo realizzare dei piloti e dei dimostratori scalabili per poi passare allo sviluppo industriale”.

In prospettiva, i carburanti sintetici sostituiranno altri vettori su cui si sta investendo per la mobilità del prossimo futuro, in particolare l’elettrico e l’idrogeno?
“In questa rivoluzione energetica bisogna puntare sulle sinergie di tutti gli strumenti a disposizione per abbandonare i combustibili fossili. La mobilità elettrica è efficace per il trasporto privato. Per il trasporto merci e per coprire lunghe distanze, come per esempio per il trasporto aereo e navale, gli e-fuels e l’idrogeno sono più promettenti. La ricerca deve proseguire in tutti gli ambiti: dalle batterie alla produzione d’idrogeno tramite elettrolisi. Tutte le tecnologie che miglioreranno l’efficienza energetica sono benvenute”.