Il cherosene sintetico non è la soluzione ideale per le emissioni dell’industria aeronautica

L’industria aeronautica è bloccata tra gli accordi sul clima. Questo settore non dispone di tecnologie per combattere adeguatamente le emissioni di gas serra e ha un’unica soluzione possibile: l’uso del cherosene sintetico, noto anche come carburante elettrico. Ma è possibile e conveniente?twittare

Il cherosene sintetico “verde” viene prodotto filtrando l’anidride carbonica dall’atmosfera e combinandola con l’aggiunta di idrogeno derivante dall’elettrolisi in un liquido che può essere aggiunto al cherosene fossile senza modifiche nei motori a reazione. Questo processo produttivo è ad alta intensità energetica e richiede ancora molto sviluppo e grandi investimenti.

Tuttavia, il cherosene sintetico offre le migliori prospettive per la rimozione (parziale) del carbonio dal traffico aereo. Lo stesso settore aereo prevede che il numero di passeggeri raddoppierà entro il 2040. Per far fronte a questa crescita, è necessaria un’azione urgente per ridurre le emissioni di gas serra.

Il volo elettrico offre poco comfort, perché nelle previsioni più ottimistiche questo tipo di propulsione può essere utilizzato solo su voli brevi con un numero limitato di passeggeri.

La soluzione necessaria per i lunghi viaggi
Ma oltre l’80% delle attuali emissioni del traffico aereo sono dovute a voli a medio e lungo raggio. La situazione attuale è che un piccolo aereo con un passeggero non molto pesante può percorrere al massimo circa 80 chilometri prima di dover ricaricare le batterie.

Anche volare con l’idrogeno presenta una buona dose di sfide. Utilizzare questo carburante, che non comporta emissioni di anidride carbonica₂ Per poter essere impiegati, i nuovi aeromobili devono essere progettati, testati e certificati. Questo è un processo costoso, complesso e che richiede tempo. Lo sviluppo dei serbatoi necessari per immagazzinare l’idrogeno, che sono così grandi che non c’è spazio per i passeggeri, è attualmente bloccato.

Inoltre, gli aeroporti devono creare infrastrutture completamente nuove per fornire, immagazzinare e fornire l’idrogeno necessario agli aeromobili. Pertanto, gli esperti non si aspettano di vedere un aereo commerciale a idrogeno in volo prima del 2040.

Queste limitazioni fanno sì che i combustibili alternativi, utilizzati al posto o in aggiunta al cherosene fossile, siano attualmente l’unica opzione praticabile per ridurre le emissioni di gas serra.

Esistono due tipi di carburanti alternativi: i biocarburanti, costituiti da ingredienti vegetali e animali, e i carburanti sintetici, chiamati anche cherosene sintetico o elettrocarburanti.

Materie prime insufficienti per il bio-cherosene
Nel 2021, in tutto il mondo sono stati prodotti quasi 100 milioni di litri di carburanti alternativi, il 99% dei quali erano biocarburanti. La produzione del bio-cherosene è un processo sofisticato che produce cherosene relativamente economico, rispetto al cherosene sintetico.

Ma il problema principale del biocherosene è la mancanza di materie prime sufficienti per produrlo su larga scala. Non ci sono abbastanza raccolti e grassi animali per produrre miliardi di chilogrammi di cherosene.

Inoltre, la coltivazione di queste materie prime è un processo molto inefficiente e richiede anche molta energia e materie prime. Ad esempio, “coltivare” un chilogrammo di grasso animale richiede centinaia di litri di acqua e vaste aree di terreno per coltivare alimenti di origine animale come mais e soia. Per non parlare degli aspetti etici.

Enormi requisiti di spazio
Il Ministero tedesco dell’Agricoltura ha precedentemente calcolato il fabbisogno di spazio per diversi tipi di carburanti alternativi. L’A320neo, uno degli aerei più economici oggi in uso, può volare per circa 7.000 chilometri utilizzando cherosene sintetico prodotto da un ettaro di pannelli solari. Se questo cherosene sintetico fosse prodotto utilizzando l’energia delle turbine eoliche, si potrebbero percorrere 6.500 chilometri per ettaro di superficie richiesta. Ma quando si utilizzano i biocarburanti, le distanze diminuiscono notevolmente. Si possono percorrere meno di 1.000 chilometri per produrre un ettaro di foresta o di colture di semi oleosi.

Ciò dimostra chiaramente che non è possibile utilizzare il biocherosene su larga scala nel settore aeronautico. Lo spazio disponibile è semplicemente troppo poco e, se quello spazio dovesse essere reso disponibile, comporterebbe un massiccio disboscamento e la cessione di terreni agricoli che ora vengono utilizzati per produrre cibo.

Inoltre, l’aviazione non è l’unico settore che necessita di biomassa. Anche per la produzione di biodiesel (camion), prodotti chimici, materie plastiche e per il teleriscaldamento utilizzando anidride carbonica₂La cattura crea una crescente domanda di biomassa.

L’energia verde è necessaria anche altrove
Queste restrizioni spesso non sono esplicitamente indicate nei piani del settore dell’aviazione privata. L’aviazione spesso si considera un settore isolato in grado di assorbire tutte le risorse e le materie prime necessarie. Ma è importante includere la domanda di questo settore nel quadro più ampio dell’intero sistema energetico.

Il modo migliore per visualizzare l’effetto del cherosene sintetico è conoscere la quantità di anidride carbonica₂Le emissioni sono fornite per megawattora di energia rinnovabile fornita. Questo metodo di calcolo mostra immediatamente se ha senso convertire l’energia verde in cherosene sintetico o utilizzare questa energia, ad esempio, per una pompa di calore o per sostituire una centrale elettrica a gas.

Prima di fare un simile confronto, è importante comprendere tre aspetti del cherosene sintetico. Innanzitutto, bruciando cherosene sintetico si produce anidride carbonica₂ La differenza è che il carbonio utilizzato è stato precedentemente rimosso dall’atmosfera. Secondo: azienda₂ Non solo fa parte delle emissioni degli aerei, ma produce anche vapore acqueo che contribuisce anch’esso al riscaldamento globale, oltre a ossidi di azoto e sostanze di grande preoccupazione. Infine: produrre cherosene sintetico richiede molta energia verde, soprattutto per produrre gas idrogeno mediante elettrolisi e rimuovere l’anidride carbonica dall’atmosfera.₂ E l’energia necessaria per la raffineria.

Utilizzare l’energia verde in modo efficiente
La produzione di gas idrogeno richiede così tanta energia che non può più essere utilizzata altrove, comprese le applicazioni che richiedono più anidride carbonica₂ Risparmia la stessa quantità di elettricità. Ad esempio, la sostituzione di una centrale elettrica a carbone con energia verde (eolica, idrica o solare) consente di risparmiare quasi una tonnellata di anidride carbonica₂ per megawattora. Alimentando un’auto elettrica, un megawatt di energia verde emette 700 chilogrammi di anidride carbonica₂ e 600 kg di CO2 tramite una pompa di calore anziché una caldaia per il riscaldamento centralizzato₂.

Utilizzando il cherosene sintetico si risparmiano solo 100 chilogrammi di anidride carbonica₂ per megawattora. Ciò è dovuto principalmente alla scarsa efficienza nella produzione di gas idrogeno.

Questi scarsi numeri per il cherosene sintetico potrebbero comportare un impatto climatico negativo rispetto alla combustione del cherosene fossile alla vecchia maniera. L’esperto di idrogeno Wim Schirmer aveva precedentemente avvertito di questa possibilità su questo sito. Ha affermato che volare con l’idrogeno è comunque dannoso per il clima finché non c’è abbastanza idrogeno verde disponibile per tutte le applicazioni desiderate, comprese le applicazioni al di fuori dell’industria aeronautica.

Pertanto, è necessario condurre ulteriori ricerche sugli effetti dell’uso dell’idrogeno e del cherosene sintetico nell’aviazione Conclude anche il Fondo Globale – Un grande investitore in tecnologie sostenibili.

Il cherosene sintetico è molto più costoso
Sono ancora necessarie molte attività di ricerca e sviluppo prima di poter utilizzare in modo responsabile il cherosene sintetico su larga scala. Il principale fattore limitante rimane la disponibilità di energia verde. Poiché la produzione di cherosene sintetico richiede molta energia, i combustibili sintetici sono almeno tre volte più costosi del cherosene fossile, ma in genere più costosi, fino a otto volte più costosi.

La gravità di questo problema non deve essere sottovalutata. Per sostituire solo l’8% del cherosene con quello prodotto industrialmente nel 2040 – come stabilito dall’Unione Europea – questa parte del mondo da sola avrebbe bisogno di circa 140 terawattora di energia verde aggiuntiva all’anno. Ciò equivale quasi al consumo totale di energia (verde e non verde) del nostro Paese. Ciò richiede massicci investimenti in pannelli solari, energia eolica e idroelettrica.

Un’ulteriore difficoltà nella produzione di combustibili sintetici verdi è la disponibilità irregolare di energia. Mentre l’idrogeno e la CO₂ Possono essere prodotti e immagazzinati “in anticipo” durante i periodi in cui c’è molta energia eolica o solare, il che non si applica al processo di produzione stesso. Non è facile progettare un impianto chimico su larga scala per un utilizzo part-time poiché l’impianto deve poter essere acceso e spento rapidamente.

Anche le interruzioni di corrente in una fabbrica del genere rappresentano una sfida finanziaria. Dopotutto, un impianto che può essere utilizzato solo circa la metà del tempo dovrebbe essere progettato con il doppio dello spazio e la stessa quantità di carburante. Il prezzo di un tale impianto quasi raddoppierà, il che farà aumentare ulteriormente il costo del carburante.

Tassa sul cherosene fossile
Date queste condizioni, ci vorranno almeno decenni prima che il cherosene sintetico possa competere con i prezzi dei combustibili fossili – sempre che ci riesca. Ecco perché l’iniziativa europea che impone la miscelazione di carburanti alternativi è così importante.

Un percorso alternativo che la Commissione europea non ha (ancora) preso in considerazione è quello di imporre pesanti tasse sui combustibili fossili per l’industria aeronautica, in modo che le alternative diventino più competitive nel prezzo. Considerati i progressi lenti e minimi che il settore è ora costretto a compiere, questa strada potrebbe essere l’unica opzione per ridurre in tempo le emissioni di gas serra derivanti dal traffico aereo.

Questo è molto importante, soprattutto perché l’aviazione vuole crescere rapidamente ed è attualmente l’unica industria che produce più CO2 all’anno₂ emissioni. Quasi tutti gli altri settori – produzione di energia, traffico, industria – stanno rapidamente riducendo le proprie emissioni.

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