Articoli | 01 June 2001 | Autore: Redazione

Carburanti alla ricerca delle emissioni zero

La messa al bando della benzina rossa rappresenta l'eliminazione di una tra le alternative in fatto di carburanti, ma le case auto sono oggi in grado di offrire diverse possibilità di scelta. Una panoramica dei principali carburanti e sistemi di alimentazione che tendono a ridurre le emissioni nocive.

E' del mese scorso la notizia dell'anticipo al 1° ottobre dell'eliminazione della benzina rossa dai distributori italiani. Si tratta di una decisione presa in base alle richieste avanzate dall'Unione Petrolifera, che ha segnalato alle Amministrazioni competenti due problemi che hanno portato a questa decisione. Innanzitutto, aspettare l'ultimo giorno di scadenza significava per i distributori ritrovarsi all'inizio del prossimo anno con delle scorte di rossa non più vendibili. L'altra motivazione, tecnicamente più difficile da risolvere, è che riconvertire le cisterne e pulirle dai residui di piombo lasciati dalla benzina rossa richiede tempo. Considerando poi che l'unico modo davvero efficace e al tempo stesso economico per pulire le cisterne sembrerebbe proprio quello di iniziare ad utilizzarle per la benzina verde, diventa evidente che è necessario un periodo di qualche mese per completare l'operazione, dato che "lavando" le cisterne, la benzina verde si "sporcherà" dei residui di piombo. L'utilizzo per un breve periodo di questa benzina "sporca" non dovrebbe creare problemi alle auto non catalizzate, ma dopo qualche tempo potrebbero verificarsi degli inconvenienti. Sebbene questi problemi sembrino oggettivi, restiamo dell'idea che dietro risiedano interessi importanti delle case auto e delle aziende petrolifere, più che la preoccupazione sincera per gli automobilisti. Comunque, dai dati relativi alle nuove immatricolazioni e ai cambi di proprietà, emerge che, dopo la smania di rottamazione e acquisto del nuovo, il mercato dell'usato sta tornando su ritmi normali.
L'uso di una vettura non catalizzata sarà comunque ancora possibile, grazie alla disponibilità sul mercato di particolari additivi o di interventi meccanici di lieve entità. Secondo i dati del Ministero dei Trasporti, infatti, solo una piccola percentuale delle auto non catalizzate in circolazione richiederebbe degli interventi onerosi (e non sempre consigliabili) per poter passare dalla benzina rossa alla verde. Per le altre vetture, invece, potrebbe essere sufficiente un intervento per la regolazione dell'anticipo e l'utilizzo di additivi da aggiungere al momento del rifornimento di carburante, allo scopo di lubrificare le sedi delle valvole. In ogni caso, chi possiede una vettura non catalizzata (auto d'epoca a parte), sa di avere in mano un'auto ormai vecchia e, indipendentemente dalle normative in atto, probabilmente avrebbe optato per la sua sostituzione nell'arco di un periodo limitato. Ma quali sono le reali alternative che il mercato offre per affrontare la situazione? Per poter valutare le diverse possibilità, è importante partire dalla fonte, cioè da quelli che sono i diversi sistemi di alimentazione di una vettura che possono essere considerati eco-compatibili, cioè tendenti a "emissioni zero".

Il metano
L'impiego del metano per autotrazione in Italia ha una lunga storia (oltre 60 anni) che ha conosciuto alti a bassi, a seconda delle diverse condizioni del mercato. Negli ultimi anni, grazie alla volontà di ricerca di carburanti "puliti", il metano sta decisamente tornando in auge. Innanzitutto, l'impiego del metano come carburante, non richiede complessi processi di raffinazione, ma è già pronto all'uso. Inoltre, consente di ottenere forti riduzioni di una vasta gamma di emissioni, con notevoli vantaggi tanto nei confronti dell'effetto serra causato dalle emissioni di anidride carbonica (CO2), quanto nella riduzione delle sostanze cancerogene contenute nei gas di scarico (vedi fig. 2 e 3). Per esempio, rispetto alla benzina si arriva a punte di -25% della CO2, -58% degli ossidi di azoto (NOx), fino ad un -95% dei promotori di ozono; mentre piombo, zolfo, particolato e benzene risultano praticamente assenti. Rispetto al gasolio la riduzione delle emissioni giunge sino all'80% per il monossido di carbonio (CO), al 70% per gli idrocarburi incombusti (HC), al 30% per gli NOx e al 20% per la CO2.
Altri fattori che rendono il metano un buon carburante sono le prestazioni e la sicurezza. L'alto numero di ottani (120), infatti, consente alti rapporti di compressione (sino a 13 a 1) e dunque un miglior rendimento e una notevole riduzione dei consumi rispetto al motore a benzina. La sicurezza è data dalle scarse probabilità che in caso di incidente il veicolo si incendi, in quanto non solo il metano ha un alto punto di infiammabilità, ma essendo anche estremamente volatile si disperde velocemente senza creare pericolose concentrazioni.
Altri vantaggi sono dati dal basso costo del metano, che permette un notevole risparmio rispetto alla benzina; dall'ottima carburazione anche a motore freddo, che lo rende idoneo al traffico cittadino, quando il motore e il catalizzatore faticano a raggiungere le temperature ideali di funzionamento; dalla quantità trascurabile di scorie carboniose prodotte, che permette di mantenere puliti ed efficiente più a lungo le parti del motore con cui entra in contatto.
Infine, per chi decide di passare al metano, sono previsti degli incentivi riservati ai privati che intendono acquistare un veicolo dotato di impianto a metano o trasformare il proprio (la legge di riferimento è la Nr. 403 datata novembre 1997, con le successive modifiche ed attuazioni, fino all'ultimo decreto del 22/12/2000 pubblicato il 06/04/2001). Altre normative regolano invece gli eco-incentivi previsti per le flotte di enti pubblici e locali (l'ultimo riferimento in materia è la Finanziaria 2001).
In realtà, l'uso di metano da autotrazione è più indicato per il trasporto pubblico e le flotte delle amministrazioni locali, in quanto la rete distributiva italiana, pur essendo fra le maggiori in Europa, non è così capillare da permettere lunghi percorsi a metano: le auto private attualmente in circolazione e produzione, infatti, prevedo un sistema misto metano-benzina.
Un'ultima valutazione da fare a livello di impatto ambientale è che il metano non viene trasportato su gomma, ma tramite gasdotti, evitando perciò di creare ulteriore inquinamento indiretto.

GPL
Nonostante siano elementi con caratteristiche diverse, quanto detto per il metano si può riproporre almeno in parte anche per il GPL. Si tratta infatti di una miscela la cui produzione non genera inquinamento industriale. Il GPL è un carburante con emissioni molto ridotte rispetto a quelli tradizionali, anche se non raggiunge i livelli del metano, che gli permettono di rientrare in pieno nei limiti stabiliti dall'Unione Europea.
Il veicolo alimentato a GPL mantiene un ottimo valore prestazionale, tant'è vero che sono diverse le Case Auto che hanno già introdotto, con grande successo, nella produzione di serie delle vetture a GPL. Purtroppo però, come nel caso del metano, la diffusione degli impianti di distribuzione è ancora limitata, anche se vantiamo una posizione di primato a livello mondiale (vedi Notiziario Motoristico N° 1/2001, pagg. 42-50).

Gecam, il gasolio bianco
Il gasolio bianco, così chiamato per il suo colore simile a quello del latte, è un carburante per motori Diesel composto da gasolio (88%), acqua (10,3%) e uno specifico additivo (1,7%), che permette di ridurre le emissioni inquinanti garantendo al tempo stesso un minor consumo specifico. Questo tipo di carburante è allo studio già da decine di anni, ma fino ad oggi non aveva avuto molto successo a causa dell'instabilità del composto. La formula messa a punto e oggi commercializzata in Italia (Gecam) ha risolto i problemi dati dalle emulsioni di acqua e gasolio. Le verifiche condotte da enti di certificazione internazionali (Ricardo Eng., TUV) e dai costruttori di motori Diesel italiani (Iveco, VM Motori) hanno confermato le qualità attuali del prodotto. Grazie alla presenza dell'acqua, che migliora la combustione del gasolio nel motore, il Gecam consente di ridurre fino al 70% la nocività delle particelle di particolato emesse dai Diesel, cioè le sostanze più inquinanti e con effetti altamente cancerogeni tipiche di questi motori. Anche per quanto riguarda gli ossidi di azoto (NOx), che contribuiscono alla formazione dell'ozono troposferico e delle piogge acide, il Gecam raggiunge ottimi risultati, con riduzioni fino a -30%. Il miglioramento dei consumi specifici consente inoltre di ridurre di circa il 5% le emissioni di CO2 responsabili dell'effetto serra.
Il Gecam può essere utilizzato al posto del normale gasolio, senza alcuna variazione ai motori o aggiunta di accessori o ulteriori additivi, addirittura è miscelabile con il gasolio tradizionale. Questa caratteristica lo rende un prodotto immediatamente utilizzabile e dunque una soluzione attuabile e concreta. Proprio per questo è considerato una valida opzione per le flotte addette al trasporto urbano e ai mezzi di servizio utilizzati dalle amministrazioni locali. Inoltre, l'inserimento da parte del Ministero dell'Ambiente di questa miscela fra la lista dei carburanti a basso impatto ambientale, contribuirà ad incentivarne la diffusione e a promuoverne l'utilizzo.
Le difficoltà attuali riguardano principalmente la mancanza di infrastrutture adatte alla distribuzione del carburante ed è anche per questo che, al momento, viene utilizzato per il trasporto pubblico: tragitti limitati e ripetitivi in una sola area permettono l'installazione di distributori ad hoc.
Per quanto riguarda invece il discorso di costi e consumi, bisogna valutare proprio le condizioni concrete di utilizzo. Infatti, a causa di un processo produttivo ulteriore, il Gecam costa circa il 10% in più rispetto al gasolio tradizionale, ma questo non significa necessariamente costi ulteriori. Infatti, a parità di litri di carburante per km percorso, grazie alla percentuale di acqua presente nel Gecam, si ottiene un risparmio netto di carburante del 5-8%. Ciò significa che sulla distanza il gasolio bianco si rivela più economico di quello tradizionale. Inoltre, in previsione di una futura maggior diffusione e degli incentivi governativi a favore degli eco-carburanti, si arriverà sicuramente ad una diminuzione nel prezzo del Gecam.

Il biodiesel
Rimanendo nell'ambito Diesel, un altro interessante esperimento che ha dato buoni risultati è il cosiddetto biodiesel, cioè un gasolio ricavato dai semi di colza o girasole. Il procedimento di produzione prevede l'eliminazione della glicerina e l'aggiunta del metanolo, trasformazione che permette di ottenere l'energia necessaria per la propulsione del motore. Il biodiesel così ottenuto verrà messo in commercio tramite la rete distributiva esistente già a partire da quest'estate. Come per il gasolio bianco, non esistono particolari problemi o necessità di modifiche (con interventi meccanici o additivi) per il suo utilizzo da parte delle vetture Diesel circolanti (tranne forse per alcuni tipi di motore di vecchia data).
Il vantaggio ambientale di questo carburante è molteplice: innanzitutto si utilizza una materia prima rinnovabile e dunque non esauribile; in secondo luogo si tratta di una miscela completamente biodegradabile, per cui in caso di incidente non si avrebbero danni ambientali; infine, il biodiesel non produce emissioni di zolfo e non contribuisce alla formazione dell'effetto serra.
L'Unione Europea sta stringendo degli accordi con il Marocco per la coltivazione della colza: si tratterebbe di un passo fondamentale per la diffusione del biodiesel, in quanto l'attuale produzione europea di colza sarebbe insufficiente e comunque in Europa non esistono gli spazi per grandi piantagioni, oltre al fatto che il paese maghrebino offre le condizioni ambientali e climatiche ideali per questa coltura.

La "sabbia"
Ancora in fase di sperimentazione, sempre nel campo dei carburanti alternativi altamente ecologici, è il diossido di silicio, noto con il nome di "sabbia". Si tratta di un olio derivato da un processo di purificazione del silicio, ottenuta con dei reagenti come l'azoto e l'ossido di rame, che può bruciare a circa 300°C e produrre un potere energetico pari a quello della benzina, ma senza generare emissioni di anidride carbonica. L'impiego di questo carburante, invece dello scarico di fumi inquinanti, produrrebbe una sabbia finissima, da cui il nome, costituita da nitruro di silicio. Questo materiale, oltre a non essere inquinante, potrebbe anche essere riutilizzato per un nuovo ciclo di produzione del carburante, oppure per la produzione di ceramiche o ancora nell'ammoniaca utilizzata per concimare i terreni.
Come dicevamo, si tratta di un prodotto ancora in fase di sperimentazione, anche se in Germania non sembrano essere più così lontani dalla sua concreta realizzazione. La cosa interessante da notare, e di questa la "sabbia" è un esempio altamente dimostrativo, è quanto si stia facendo a livello di ricerca sui materiali più diversi per riuscire a trovare delle fonte alternative pulite.

L'idrogeno
Un altro esempio di sperimentazione, ormai in fase decisamente avanzata e che ha portato alla realizzazione dei primi prototipi circolanti, è l'alimentazione ad idrogeno. Gli operatori del settore considerano l'idrogeno come l'elemento più importante nella ricerca di energie pulite alternative e dunque come principale candidato alla sostituzione della benzina. L'idrogeno può infatti essere prodotto da combustibili fossili, fonti rinnovabili o nucleari, il che significa che può essere considerato un elemento inesauribile. Attualmente, le fonti di produzione più comuni sono benzina, metanolo, alcool, acqua e soprattutto il metano, su cui puntano in particolare le Case auto.
L'utilizzo dell'idrogeno per autotrazione è motivato in primo luogo dalla sua eco-compatibilità: le emissioni di anidride carbonica durante la fase di estrazione sono ridotte al minimo e sono allo studio nuove tecnologie per la loro completa eliminazione (producendo quantità consistenti di idrogeno per idrolisi dall'acqua). Inoltre, l'impiego dell'idrogeno non comporta la produzione di alcun elemento inquinante.
Una vettura alimentata ad idrogeno mantiene buoni livelli di prestazioni e richiede bassi costi di manutenzione rispetto ad un normale motore a combustione interna.
Il vero problema da risolvere riguarda lo stoccaggio. Le Case auto stanno puntando sull'uso di idrogeno liquido, il che significa equipaggiare la vetture con speciali bombole, tra l'altro particolarmente ingombranti, che mantengano l'idrogeno ad una temperatura non superiore a 253°C sotto lo zero. In base ai prototipi attuali, le auto avrebbero un'autonomia di circa 350km, il che significa disporre di una rete distributiva capillare (almeno un distributore per ogni grande centro abitato). Gli investimenti richiesti per arrivare a questo sono davvero colossali (l'unico impianto aperto al pubblico in Germania è costato 34 milioni di marchi!), tanto che si prevedono dei tempi ancora lunghi per la realizzazione delle opere infrastrutturali a supporto di una produzione di auto ad idrogeno di serie.

I sistemi ibridi
I sistemi ibridi sono quelli che, per ottimizzare il rendimento e le prestazioni dell'auto, affiancano due diverse modalità di alimentazione. I più "classici" e già circolanti sono le versioni benzina e GPL o metano, motore tradizionale (benzina o Diesel) e motore elettrico. Questo genere di vetture "ibride" si è già conquistato una quota di mercato, tanto che sono diverse le Case auto che le producono: si prevede che entro il 2010 tutti avranno a listino una gamma di auto ibride. Rimane ancora rilevante il fattore costo di questi veicoli, anche se con l'aumentare della loro diffusione, i costi di produzione e quindi il prezzo finale andranno sempre più diminuendo.
Un "ibrido" di nuova generazione è il sistema "fuel cell", a celle combustibili, che cerca di risolvere il problema tipico delle auto elettriche, cioè la scarsa autonomia delle batterie, trasformando l'energia chimica in energia elettrica. Semplificando, si tratta di un sistema che utilizza la reazione chimica tra idrogeno e ossigeno, al fine di ottenere l'energia elettrica necessaria ad alimentare la vettura. Si tratta di un metodo assolutamente pulito, in quanto l'energia elettrica prodotta liberando acqua, non emette sostanze inquinanti allo scarico. La Case auto stanno ciascuna studiando diversi procedimenti per mettere a punto il sistema a celle combustibili con la resa migliore. L'aspetto più critico per la realizzazione del veicoli fuel cell è la mancanza di infrastrutture per la produzione, distribuzione e stoccaggio dell'idrogeno. A questo si aggiungono anche le problematiche relative alla necessità di ridurre ingombri, pesi e costi.
Per aggirare l'ostacolo, è allo studio un dispositivo chiamato "reformer", che permetterà di ricavare idrogeno da combustibili idrocarburi, invece di immagazzinarlo. Si tratta di un vero e proprio "laboratorio", nel quale il metanolo proveniente dal serbatoio è miscelato con acqua e vaporizzato: la miscela viene decomposta in biossido di carbonio e idrogeno, il quale viene inviato nella cella e produce con l'ossigeno la reazione necessaria ad alimentare la vettura. L'uso del metanolo presenta numerosi vantaggi: non dipende da materie prime fossili; è facilmente gestibile in termini di impiego (non richiede particolari serbatoi o bocchettoni di riferimento come l'idrogeno) e di stoccaggio (a temperatura ambiente si presenta allo stadio liquido e perciò può essere distribuito tramite la normale rete di rifornimento). Attualmente sono in corso delle ricerche per sviluppare un sistema di alimentazione a metanolo diretta, saltando il passaggio del "reformer".
I tempi di attesa per la realizzazione di questi progetti sembrano però essere ancora lunghi, anche se già si vedono i primi segnali di un cambiamento. Per esempio, a Torino, è stato ufficialmente presentato Cityclass, costruito negli stabilimenti Iveco-Irisbus, un autobus ad idrogeno "ibrido", dotato di un motore elettrico alimentato attraverso fuel cell e un sistema di accumulatori. Cityclass inizierà il servizio sperimentale entro la fine dell'anno, quando saranno approvate le norme che regolano l'utilizzo dell'idrogeno su autobus e veicoli industriali.
La DaimlerChrisler, invece ha utilizzato la tecnologia del "reformer" per la nuova Necar 5, un prototipo di auto elettrica a celle combustibili alimentata a metanolo, ma con l'aspetto di una comune Mercedes-Benz classe A. I risultati ottenuti con questa vettura sono tali da far ipotizzare alla DaimlerChrisler una produzione in serie a partire dal 2004.

Eolo, l'auto ad aria
Si tratta di un brevetto francese, che prevede l'utilizzo di aria compressa per alimentare il motore, o come recita la scheda tecnica, ad "iniezione d'aria compressa". In pratica, sotto il pianale della vettura (una monovolume denominata Eolo) ci sono le bombole di aria compressa, che viene "sparata" con forza sui pistoni del motore (un piccolo bi-cilindri di 567cc da 25cv). Con l'attuale sistema, l'auto può viaggiare a 110km/h, con un'autonomia di percorso in città pari a 200km o 10 ore di funzionamento ininterrotto.
A bordo c'è un piccolo compressore elettrico, che attaccato ad una normale presa di corrente, ricarica le bombole in circa 4 ore. Per la ricarica è stata anche approntata una stazione di servizio che in tre minuti riempie d'aria il serbatoio.
Sono già allo studio anche versioni più potenti della Eolo, con un motore a 6 cilindri a V, ma il lancio di questa vettura avverrà sulla base di un'identificazione con la perfetta auto da città.
Le previsioni sono di iniziare le consegne in tutta Europa entro un anno, mentre i primi prototipi sono stati consegnati alla Città del Vaticano.
Eolo sarà costruita in quattro varianti: furgone, pick-up, taxi e trasporto passeggeri. Il costo della vettura si aggirerà attorno ai 18-20 milioni, ma il presidente di Eolo Italia confida nel fatto che anche il governo italiano, come già è successo in altri paesi, metterà a disposizione degli incentivi per l'acquisto.
Una curiosità: l'aria condizionata è di serie su tutti i modelli!

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