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Sui social compaiono sempre più storie e video riferiti a una interessante invenzione: un sistema di dimensioni simili a un frigo "americano", composto di un minimo di 3 strutture esagonali, in grado di catturare anidride carbonica dall'aria per convertirla in benzina. L'idea della startup Aircela con sede a New York utilizza un processo già noto per la produzione di carburanti sintetici, i cosiddetti e-fuels: insomma, la tecnica non è una novità assoluta, cosa ammessa onestamente anche dalla startup. Le novità del sistema proposto starebbero nelle dimensioni ridotte e adattabili e nel fatto che necessita solo di energia elettrica e di una riserva d'acqua per produrre una benzina utilizzabile dalle autovetture. Potrebbe quindi operare ovunque, dal cortile di casa a contesti remoti, senza bisogno di una infrastruttura industriale. La prima dimostrazione pubblica, avvenuta sul tetto di un edificio di New York, ha ovviamente suscitato grande interesse e titoli sensazionali su molte testate: la stessa compagnia, però, dichiara di non poter ancora competere con il costo della benzina da fonti fossili. Sebbene non vi siano indicazioni ufficiali, alcune testate online come The Autopian, ipotizzano che il costo della struttura potrebbe aggirarsi tra i 15 e i 20 mila dollari!
Come funziona la produzione di e-fuels
Produrre carburanti a partire dall'anidride carbonica (CO2) è possibile, che si tratti di composti più semplici come metanolo (l'alcool più semplice, CH3OH) o di miscele più complesse come le moderne benzine (un mix di composti da 4 a 12 atomi di carbonio). Il processo utilizzato da Aircela e da altre proposte simili prevede tipicamente tre stadi:
- Stadio 1: cattura della CO2 atmosferica in una soluzione liquida di idrossido di potassio (KOH) riutilizzabile
- Stadio 2: generazione di idrogeno gassoso (H2) sul posto tramite idrolisi, per evitare la gestione e il trasporto di gas compressi
- Stadio 3: riduzione dell'atomo di carbonio (arricchito cioè di elettroni) dell'anidride carbonica, per permettergli di formare legami con gli atomi di idrogeno. Con un sistema a temperatura controllata e catalizzatori metallici si ottiene il metanolo, con cui è possibile sintetizzare idrocarburi più complessi.
L'innovazione di Aircela
I fondatori della startup non hanno quindi rivoluzionato la scienza dietro agli E-fuels: non a caso, il sito di Aircela sottolinea il contributo del "senior science adviser" Klaus Lackner, professore dell'Arizona State University che già nel 1999 studiava metodi per catturare l'anidride carbonica dall'aria.
Ciò che distingue la proposta dagli impianti già in funzione in varie parti del mondo, dal Sud America alla Norvegia, è l'idea di ridurre le dimensioni del sistema, rendendolo modulare e con dimensioni adattabili anche alle esigenze di privati cittadini: un prodotto trasportabile e utilizzabile anche in luoghi remoti, lontani da infrastrutture complesse, a cui serva semplicemente una fonte d'energia elettrica (come una serie di pannelli solari) e di acqua.

La struttura è divisa in tre "celle a esagono": la prima comprende il sistema di cattura della CO2, mentre nel secondo esagono avviene la produzione idrogeno, che sarà utilizzato nella reazione di sintesi del carburante, all'interno del terzo blocco.
Quanto è sostenibile la benzina di Aircela
Il problema degli E-fuels non è come produrli, ma quali siano i costi economici ed energetici dei processi. Produrre un carburante, qualunque esso sia, richiede energia, ma non tutta l'energia impiegata diventa poi disponibile per "far muovere l'automobile" o per gli altri usi: una parte viene irrimediabilmente persa nella lavorazione. Possiamo parlare di efficienza energetica, in generale, come del rapporto tra un risultato e quanta energia ci è voluto per ottenerlo: nel caso di un carburante, in particolare, quanta energia produce un carburante rispetto a quanto ne è stata spesa per produrlo.
La compagnia dichiara che al momento l'obiettivo è raggiungere i 75 kWh al giorno di elettricità utilizzata per produrre un gallone (circa 3,8 litri) di benzina, raggiungendo quindi il 50% di efficienza: questo significa che la benzina sintetizzata potrà generare metà dell'energia usata per sintetizzarla, un valore di circa 33,7 kWh.
Proviamo a fare due calcoli con l'ipotesi che l'azienda riesca a raggiungere questo obiettivo di efficienza energetica. Se dovessimo utilizzare questa benzina in un'automobile, dovremmo tener conto anche dell'efficienza del motore termico, ossia della sua capacità di trasformare l'energia chimica del carburante in energia cinetica (movimento). Nei motori moderni, questa può arrivare a un massimo del 40%, ma in condizioni reali è in media del 20-25%: il resto dell'energia viene disperso in calore e rumore, dovuto alle parti in movimento.
Abbiamo detto che l'e-fuel prodotto da Aircela fornirebbe 33, 7 kWh di energia, ma il motore ne utilizza solo il 25%. In pratica, abbiamo speso 75 kWh iniziali e otteniamo solo 9.4 kWh per far muovere la macchina (50% di efficienza di produzione × 25% efficienza del motore = 12,5%)
Anche i carburanti da fonti fossili "sprecano" energia, ma in misura minore: il processo di raffinazione del petrolio a benzina, negli USA, ha infatti un'efficienza di circa l'88%. Questo vuol dire che, nonostante i vari processi di raffinazione, a cui andrebbero sommati i costi di trasporto tra le infrastrutture e alle pompe di benzina, un carburante da fonte fossile ha ancora l'88% della sua energia originale da poter "fornire al motore", invece del 50% che Aircela si pone come obiettivo.
Il tema dell'efficienza energetica è uno di quelli più importanti a favore dei motori elettrici, che potrebbero utilizzare "direttamente" i 75 kWh con efficienze superiori all'80%: nel caso di un veicolo elettrico andrebbe però valutata la quantità di energia persa nello stoccaggio in batterie o la distribuzione sulla rete, perdite spesso trascurate nel conteggio dell'efficienza assoluta.
Quanto costa la benzina prodotta con il sistema di Aircela
Al di là dell'efficienza del processo, che potrebbe essere giustificata utilizzando energia "verde" nei momenti di picco produttivo come nel caso del solare, è il costo dell'energia e dei sistemi di produzione a rendere la benzina sintetica ancora troppo cara.
Il sito di Aircela non indica una stima ufficiale del costo della struttura, ma solo l'obbiettivo di ridurlo con una produzione a livello industriale. Secondo alcune testate online del settore automotive il prezzo oscillerebbe tra i 15 e i 20mila dollari: un investimento elevato al momento, ma che potrebbe già essere giustificato in località remote, dove la possibilità di generare carburante sul luogo senza dipendere da rifornimenti esterni ha sicuramente una maggiore attrattiva.