Il Baden-Württemberg ha un potenziale per la produzione di carburante sostenibile
I carburanti elettronici a base di DME potrebbero diventare più economici del metanolo
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Come può il Baden-Württemberg ridurre i gas serra nel settore dei trasporti e produrre autonomamente carburanti sostenibili? Il progetto "E-Fuels fürs LÄND", coordinato dall'Istituto Fraunhofer per i sistemi di energia solare ISE, ha analizzato la produzione di e-fuels con il massimo valore aggiunto nel Baden-Württemberg, modelli commerciali resilienti e un rapido avvio del mercato. Grazie al nuovo ed efficiente processo INDIGO, il dimetil etere (DME) ha il potenziale per ridurre i costi di produzione dei carburanti sostenibili. Il progetto è stato finanziato dal Ministero dei Trasporti del Baden-Württemberg.
Il consorzio del progetto ha analizzato l'intera catena del valore dei carburanti sostenibili: dalla produzione di idrogeno eCO2 dall'aria (cattura diretta dell'aria, DAC) ai prodotti intermedi metanolo e dimetil etere fino alle frazioni di diesel e benzina o ai carburanti sostenibili per l'aviazione (SAF). L'etere dimetilico svolge un ruolo centrale come prodotto intermedio: il gas non è tossico, ha un'alta densità energetica e un grande potenziale per la produzione di combustibili come fonte di energia e di prodotti per l'industria chimica. Il progetto ha analizzato i Paesi esportatori di DME, Finlandia, Spagna e Brasile, in quattro scenari (a breve termine, innovazione, riferimento e a lungo termine) per gli anni dal 2030 al 2040, al fine di coprire il maggior numero possibile di zone climatiche e condizioni quadro. Sono state valutate quattro tecnologie "Made in Baden-Württemberg": Cattura diretta dell'aria, produzione di idrogeno o di gas di sintesi (processo bioliq® del Karlsruhe Institute of Technology KIT), produzione di DME (processo INDIGO del Fraunhofer ISE) e produzione di SAF e altre frazioni di carburante. L'intera catena del valore - dalla produzione di DME all'estero utilizzando energia elettrica rinnovabile e carbonio da fonti sostenibili o dall'aria alla conversione in carburanti nel Baden-Württemberg - è stata quindi valutata in termini tecno-economici. Il metanolo, come attuale stato dell'arte, è servito da riferimento per il confronto.
Sviluppo del processo "Made in Baden-Württemberg
Oltre all'analisi delle catene del valore, il progetto ha sviluppato anche processi produttivi specifici. Purem GmbH e Fraunhofer ISE hanno studiato un processo di cattura diretta dell'aria basato su sorbenti solidi. Il banco di prova DAC di nuova concezione è stato sottoposto a un funzionamento ciclico con flussi d'aria rilevanti per l'industria e ha rivelato un potenziale di efficienza energetica. "Il concetto di scalabilità sviluppato consente una produzione economicamente vantaggiosa di moduli DAC in ambienti di produzione automatizzati nell'industria automobilistica. Ulteriori studi sperimentali su scala pilota sono necessari per prendere decisioni di investimento", spiega Robert Szolak, responsabile del dipartimento Sustainable Synthesis Products del Fraunhofer ISE.
In una simulazione di processo, i ricercatori hanno confrontato due processi di sintesi del DME (INDIGO del Fraunhofer ISE, processo convenzionale) e la sintesi del metanolo in termini di cifre chiave tecno-economiche. Il processo INDIGO ha mostrato costi operativi e totali significativamente inferiori. Il partner del progetto Mineraloelraffinerie Oberrhein ha la possibilità di implementare questo processo come licenziatario nella sua raffineria e di beneficiare dei costi di produzione favorevoli di questo processo "Made in Baden-Württemberg".
Nel suo laboratorio, il KIT ha analizzato per la prima volta i singoli processi per la sintesi di olefine e combustibili dal DME, simulando il processo combinato su scala tecnicamente rilevante e in funzionamento continuo. Rispetto allo stato dell'arte basato sul metanolo, l'efficienza energetica aumenta fino al 90%, con una corrispondente riduzione delleemissioni di CO2. Attraverso la lavorazione di prodotti selezionati di oligomerizzazione, sono state prodotte frazioni di benzina e diesel, nonché SAF, ed è stato dimostrato il promettente potenziale per la sintesi di carburanti a base di DME.
Nelle analisi tecno-economiche, il team ha determinato i costi di produzione del carburante per il DME prodotto sinteticamente per quattro scenari. I costi nello scenario innovativo (con la tecnologia "Made in Baden-Württemberg") sono sempre inferiori rispetto allo scenario di riferimento (con metanolo). Ciò è dovuto alla più efficiente produzione di carburante basata sul DME e all'efficiente tecnologia di sintesi INDIGO, che porta a minori costi di investimento e operativi.
Il nostro studio ha dimostrato che la trasformazione in carburanti sostenibili basati sul DME offre un notevole potenziale di riduzione dei costi". Il Baden-Württemberg, con la sua base industriale e il suo forte settore dell'ingegneria meccanica e impiantistica, presenta le condizioni ideali per lo sviluppo del mercato degli e-carburanti. Per sfruttare questo potenziale sono necessarie un'azione imprenditoriale proattiva e una politica industriale e tecnologica di sostegno", spiega il dottor Achim Schaadt, responsabile del dipartimento Prodotti sintetici sostenibili.
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