Combustibili liquidi sintetici: l'alternativa al gasolio ed al biodiesel di prima generazione

Oltre a studiare le possibili applicazioni dei cosiddetti biodiesel, particolare attenzione negli ultimi anni si sta dando ad una seconda categoria di combustibili alternativi, i cosiddetti combustibili sintetici.

La definizione più generale di tale categoria di combustibili è stata data dall’ EIA nel 2006: combustibili derivati da carbone, gas naturale o biomasse attraverso conversione chimica in greggio sintetico o prodotti liquidi sintetici. 

schema processo F.T. da wikipedia

In diversi casi non si tratta di combustibili realmente innovativi in quanto già è avviata la produzione su la larga scala da alcuni anni. E’ l’esempio del combustibile sintetico derivato dal carbone, già industrializzato da tempo in Sud Africa o di quello derivato dal gas naturale, utilizzato da tempo in Malesia. Appare ovvio che, allorquando vi siano grandi disponibilità di carbone o gas naturale come materia prima, le economie emergenti debbano investire in tali combustibili così da ottenere il duplice risultato di avere ampia disponibilità di carburante per autotrazione senza essere vincolati al petrolio e ridurre al contempo le emissioni inquinanti.

Per quanto riguarda l’utilizzo di biomasse come combustibile, appare evidente che il processo sia differente da quello riguardante il biodiesel vero e proprio ma che anche in questo caso la problematica principale da affrontare sia la sostenibilità in termini socio-economico-ambientali delle produzioni intensive di colture energetiche. Va scritto che per il DOE e per il Dipartimento dell’Agricoltura statunitensi è possibile produrre in modo “sostenibile” negli States fino a 1.3 milioni di tonnellate di biomassa secca per uso energetico in modo tale da ridurre fino al 30% il consumo di petrolio.

Fra i numerosi processi adottabili per ottenere un combustibile liquido sintetico, quello maggiormente presente in letteratura è sicuramente la conversione indiretta. Si usa definire i combustibili in tal modo realizzati con sigle GTL (gas to liquid), CTL (coal to liquid), BTL (biomass to liquid), OTL (oil to liquid).

La produzione di combustibile liquido sintetico avviene attraverso una serie di tre processi tecnologici fra loro separati.

In una prima fase, all’interno di un gasificatore/reformer, la materia prima reagisce con ossigeno generando una miscela gassosa, il syngas, di idrogeno e monossido di carbonio. Il calore generato dal processo può essere utilizztato per produrre energia elettrica in impianti del tipo IGCC (impianti integrati gasificatore – centrale termoelettrica). In tal senso un sottoprodotto della produzione di GTL sarebbe proprio energia eleettrica in modo tale da aumentare l’efficienza energetica globale del processo ed ammortizzare in parte i grandi costi delle attrezzature. La trasformazione da gas a liquido può avvenire attraverso diverse procedure di conversione. La più utilizzata e presente in letteratura è sicuramente il metodo di sintesi Fischer- Tropsch, in base al quale il syngas è inviato al reattore FT e nelle giuste condizioni di processo, a contatto con catalizzatori di cobalto e ferro, formaa una lunga catena di molecole idrocarbonate chiamata cera FT o paraffina.

Il terzo stadio consiste in uno stadio di craking dell’idrogeno in modo tale che le lunghe catene vengano rotte in altre più corte con un processo simile alla raffinazione del petrolio attraverso il quale dal petrolio greggio si ottengono diesel, nafta, kerosene, gpl.

Il potenziale di questo processo è di poter produrre un’ampia gamma di prodotti come combustibili, lubrificanti e cere.

Per quanto riguarda il combustibile prodotto dalla tecnologia FT, questo risulta essere incolore, inodore, con bassa tossicità, senza composti aromatici né solfuri ed alto numero di cetano, superiore a 70.

Punto di forza di tali combustibili è la sostanziale interscambiabilità con il gasolio tradizionale, dato che può essere utilizzato puro o miscelato con modifiche nulle o minime e in quanto non vi sono significative differenze in termini di prestazioni. Da prove su strada riportate in letteratura è possibile dimostrare che si ha una riduzione delle emissioni inquinanti.

In particolare, in caso di motori ottimizzati per funzionare con il combustibile sintetico, si potrebbe ottenere una forte riduzione di NOx. Non va trascurato ed anzi va fortemente sottolineato che la compatibilità del syn-fuel sia con i motori che con il sistema di distribuzione è un fattore che fa proprendere fortemente verso l’utilizzo di tali combustibili. Gli unici investimenti vanno fatti per mantenere puro il combustibile durante la distribuzione.

Fra i principali svantaggi dei GTL e simili c’è sicuramente la densità energetica inferiore rispetto al gasolio petrolifero, il che si traduce in risparmio di combustibile e potenza leggermente inferiori.

Va sottolineato fra l’altro il basso potere lubrificante, al contrario di quanto visto con i biodiesel , di tali combustibili.

In conclusione si può affermare senza dubbi che in letteratura sono presenti numerose alternative valide all’utilizzo di gasolio per autotrazione. Gli studi effettuati hanno evidenziato le possibilità di impiego sia di biodiesel che di syn-fuel in miscela con il gasolio tradizionale o da soli. Appare evidente che, soprattutto per quanto riguarda le economie emergenti, gli studi dovranno essere focalizzati da una parte su quei combustibili che meglio si adattano a funzionare in motori progettati per il gasolio, dall’altra sulle necessarie scelte impiantistiche tali da ottenere i migliori risultati possibili con l’utilizzo, anche puri, di combustibili alternativi, in modo tale da ottenere nel breve periodo risultati in termini di riduzione di utilizzo del petrolio e riduzioni delle emissioni di gas serra o inquinanti di certo non trascurabili.

fonti: materiale reperibile in rete