TENNECO punta sui carburanti sintetici per la mobilità a impatto zero

Tenneco sta mettendo a frutto i suoi oltre 100 anni di esperienza nel powertrain per migliorare i consumi di carburante e ridurre le emissioni dei veicoli esplorando i carburanti sintetici (e-fuel). Una valida soluzione, a breve termine, per massimizzare ulteriormente l’efficienza e ridurre al minimo l’impronta di carbonio dei motori a combustione interna. Il business group Powertrain di Tenneco sta collaborando con i principali esperti del mondo accademico e dell’industria per esaminare le possibilità tecniche e la fattibilità commerciale dei carburanti sintetici quale tecnologia chiave per aiutare la transizione del settore verso un trasporto a impatto zero. Questo impegno congiunto è denominato progetto NAMOSYN.

I carburanti sintetici per autoveicoli, camion o addirittura le applicazioni marine possono svolgere un ruolo importante nel raggiungimento di una mobilità a emissioni prossime allo zero, utilizzando fonti di energia rinnovabile, quali l’energia solare ed eolica, per creare un ciclo di CO2 chiuso che, visto da una prospettiva olistica, si potrebbe definire “dal pozzo alla ruota”. Gli e-fuel rappresentano un’alternativa sostenibile ai combustibili a base di petrolio, e sono potenzialmente in grado di offrire emissioni complessive significativamente ridotte, consentendo agli esperti del business group Clean Air di Tenneco di gestire al meglio eventuali inquinanti rimanenti attraverso il processo di posttrattamento.

Prodotti sinteticamente, gli e-fuel a impatto zero possono essere per la gran parte utilizzati negli odierni motori a benzina e diesel con solo piccole modifiche, e in miscele con carburanti convenzionali. Questo li rende particolarmente adatti per veicoli con motore a combustione interna tradizionale, oltre che per propulsori alternativi come gli ibridi. Inoltre, gli e-fuel possono essere messi a disposizione dei consumatori utilizzando prevalentemente l’infrastruttura esistente, ben sviluppata, di distribuzione del carburante e di stazioni di rifornimento con solo piccoli adeguamenti, rendendo questa tecnologia ancora più interessante come soluzione realizzabile a breve termine.

“È ampiamente riconosciuta la necessità di trovare soluzioni per ridurre le emissioni di carbonio dei veicoli. Oltre ai veicoli leggeri, i motori a combustione interna sono diffusi anche nei camion, nella propulsione marina, nelle macchine edili e in quelle agricole”, afferma il dott. Steffen Hoppe, Director Technology Global for piston rings and cylinder liners, presso il business group Powertrain di Tenneco a Burscheid, Germania. “Indipendentemente dalle opinioni divergenti su quando sarà raggiunta la piena elettrificazione, qualsiasi tecnologia possa essere oggi adottata che consenta una riduzione significativa delle emissioni di CO2, o persino un funzionamento a zero emissioni di CO2 del motore a combustione interna contribuirà in modo essenziale al raggiungimento tempestivo degli obiettivi in materia di clima. Siamo entusiasti di essere parte attiva nello sviluppo di questo tipo di tecnologia”.

Progetto di ricerca NAMOSYN – mobilità sostenibile con carburanti sintetici

Per sostenere ulteriormente la comprensione della tecnologia dei carburanti sintetici, Tenneco ha aderito a un consorzio di fornitori automotive, produttori di veicoli e carburanti, aziende chimiche, istituti Fraunhofer e università, come parte del progetto NAMOSYN (www.namosyn.de), che è supportato dal Ministero Federale Tedesco dell’Istruzione e della Ricerca. La ricerca dovrebbe durare fino a marzo 2022.

Sfruttando le 19 celle di prova ad alte prestazioni completamente automatizzate e monitorate, il team Tenneco a Burscheid in Germania, sta studiando come modelli innovativi di fasce elastiche, in combinazione con carburanti sintetici, possano essere utilizzati per sviluppare concetti di mobilità con emissioni più basse, con l’obiettivo di raggiungere l’impatto zero.

Il progetto NAMOSYN favorisce inoltre lo sviluppo di processi di produzione per carburanti sintetici, economici ed efficienti dal punto di vista energetico e la possibilità di testarli nei motori a combustione interna. Nel settore diesel, ciò riguarda in particolare il gruppo degli eteri di ossimetilene (OME); per i motori a benzina, l’attenzione è rivolta al dimetilcarbonato (DMC) e al formiato di metile (MeFo). Parallelamente, viene testata un’ampia gamma di diverse configurazioni di materiali per determinare la sintesi e la composizione ottimali, lungo l’intera catena di processo. I primi risultati della ricerca attuale sono promettenti.

“Utilizzando gli e-fuels nei motori a combustione interna, siamo stati in grado di dimostrare una riduzione del 50% o più, di tutte le emissioni di ossido di azoto, monossido di carbonio e particolato”, afferma Bartosch Gadomski, Senior Test Engineer and Project Manager NAMOSYN presso Tenneco.

“Al fine di supportare attivamente, per quanto possibile, la tempestiva introduzione sul mercato di carburanti sintetici, testiamo anche miscele o combinazioni con carburanti convenzionali in condizioni reali, su nostri motori montati su banco prova”.

Nella fase finale, queste unità di test vengono montate sui veicoli di prova ed esaminate per quanto riguarda comportamento di guida ed emissioni. Inoltre, viene valutata la compatibilità degli e-fuel con l’infrastruttura esistente per i combustibili, come autocisterne o sistemi nelle stazioni di rifornimento; parallelamente vengono sviluppate soluzioni prototipo che soddisfino i nuovi requisiti.

I carburanti sintetici come componente importante nel mix di soluzioni tecnologiche per la mobilità sostenibile

Per ridurre al minimo le emissioni inquinanti, i carburanti sintetici vengono preferibilmente prodotti utilizzando elettricità generata da fonti rinnovabili a impatto zero. Nel caso di OME e DMC, carburanti sintetici come metanolo, etanolo, MTG Fischer Tropsch Diesel e altri, possono essere prodotti con idrogeno per elettrolisi – generato anche utilizzando fluttuazioni in eccesso nell’elettricità rinnovabile – e anidride carbonica (CO2), che proviene da gas di scarico industriali o dall’aria. La fase successiva del processo converte il gas sintetico in carburanti sintetici.

Questo metodo garantisce la creazione di un ciclo chiuso di CO2: in un approccio olistico (“dal pozzo alla ruota”), il veicolo emette successivamente solo la quantità di CO2 estratta originariamente dall’aria per produrre questi carburanti sintetici. I carburanti sintetici dovrebbero avere vantaggiose proprietà di combustione in modo che un motore a combustione interna possa funzionare nel modo più efficiente possibile e mantenga basse le emissioni inquinanti locali. Uno dei vantaggi dei carburanti sintetici è che la loro composizione può essere sviluppata in modo specifico per soddisfare le esigenze e i diversi requisiti prestazionali delle loro applicazioni.

Per ottenere la massima efficienza possibile, ad es. tramite la cosiddetta combustione magra, sono necessarie regolazioni del sistema di controllo motore e dell’hardware, a seconda del tipo di motore. L’obiettivo della ricerca condotta in Tenneco è quello di raggiungere la massima efficienza possibile dei motori a combustione interna, nonché la massima riduzione possibile delle emissioni non raffinate, soprattutto in termini di emissioni di particolato.

“Lo sviluppo di nuovi veicoli con propulsori a combustione interna deve perseguire l’obiettivo che queste unità siano a impatto zero. Abbiamo bisogno di carburanti sintetici e di idrogeno da fonti energetiche sostenibili per raggiungere gli obiettivi climatici per le auto e i truck del futuro, ma anche per i milioni di veicoli esistenti alimentati da un motore a combustione interna”, conclude Hoppe.