OS_Rivista_Marzo_06 - Obiettivo Sicurezza

INTERVISTA
E S C L U S I VA
Pompeo Pindozzi
i Combustibili
del Futuro
Intervista
a Rinaldo Rinolfi
“papà” del motore
diesel common rail
Rinaldo Rinolfi, Executive Vicepresident Fiat powertrain research & technology
Rinaldo Rinolfi, entrato al centro ricerche Fiat nel 1971,
dopo la laurea in Fisica all’università di Torino, ha partecipato
a numerosi progetti nel settore dell’iniezione elettronica benzina
e dei motori diesel ad iniezione diretta.
Nel 1984 viene nominato Direttore della ricerca motori
e nel 1987 trasferisce alla produzione di serie il motore 1.9 Turbo
Diesel iniezione diretta della Croma, il primo motore diesel
iniezione diretta per vettura al mondo.
Nel 1993, sotto la sua guida il centro ricerche Fiat completa
lo sviluppo del sistema iniezione Diesel “UNI JET” che oggi,
comunemente noto come Common Rail, rappresenta lo stato
dell’arte della tecnologia ed è universalmente applicato sui motori
diesel iniezione diretta.
Poco dopo, nel 1997, la Fiat in collaborazione con Bosch,
mise in produzione il motore Alfa Romeo 156 1.9 JTD,
il primo motore Diesel Common Rail al mondo.
Negli anni successivi Rinolfi ed il suo gruppo proseguirono
nell’ulteriore sviluppo dell’ancor giovane tecnologia Common Rail
che portò all’introduzione delle multiple iniezione (Multijet)
ed allo sviluppo del più piccolo motore Diesel iniezione diretta
da vettura mai realizzato: il motore Fiat 1.3 Multijet.
Nel 2002 ha vinto il premio dell’Economist
per rinnovazione nel settore dell’energia e dell’ambiente,
a riconoscimento dell’impatto economico ed industriale
del suo lavoro di ricerca e sviluppo.
A che punto siamo con lo studio
di combustibili alternativi?
I paesi maggiormente industrializzati stanno oggi affrontando una
serie multipla di sfide energeticheambientali per :
assicurare la costanza delle
forniture energetiche (oggi in gran
parte dipendenti dal petrolio);
contenere le emissioni dei gasserra con lo scopo di adempiere
al protocollo di Kyoto;
proteggere l’ambiente e migliorare la qualità dell’aria nelle zone
urbane.
Un ruolo significativo nel rispondere
a queste sfide può, e deve, essere
giocato dall’introduzione non
marginale nel settore dei trasporti
dei combustibili alternativi, intendendo con il termine “alternativi”
i prodotti potenzialmente sostitutivi
della benzina e del gasolio e non
di diretta derivazione petrolifera
(pertanto un combustibile assai
noto in Italia quale il GPL - gas di
petrolio liquefatto - non può essere
considerato alternativo in quanto
derivato direttamente dal petrolio).
In linea di principio i combustibili
alternativi più promettenti ed
interessanti sono quelli che possono
essere utilizzati nei motori di
attuale produzione senza pesanti
modifiche invasive e che possono
essere distribuiti mediante l’attuale
rete delle stazioni di rifornimento.
In questa categoria potrebbero
rientrare fin da subito i combustibili
producibili da biomassa, quali il
bioetanolo e il biodiesel (metil5
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estere di acidi grassi). Altri, primo
fra tutti il gas naturale, potrebbero
essere sfruttati su più larga scala
fin da subito anche se necessitano
di una rete di distribuzione specifica.
Altri ancora, come i combustibili
di sintesi, sono ancora allo stadio
di sviluppo o in fase di inizio
produzione industriale e necessitano
di ulteriori sforzi di ricerca o
investimenti industriali prima che
la loro disponibilità sul mercato
diventi una realtà su larga scala.
E per quanto riguarda l’utilizzo
dei biocombustibili cosa ci può
dire?
L’utilizzo dei biocombustibili (biodiesel e bioetanolo) in for ma
integrale o ad elevate concentrazioni
in miscela con il combustibile di
derivazione petrolifera desta non
poche preoccupazioni per quanto
riguarda la compatibilità con i
materiali di comune impiego nei
motori a combustione interna, la
loro stabilità all’ossidazione e in
generale la costanza qualitativa
della composizione alla pompa.
La legislazione attuale ammette
una percentuale massima del 5% di
etanolo nella benzina o di biodiesel
nel gasolio. Percentuali più elevate
comportano interventi al propulsore.
L’impiego dei biocombustibili è
comunemente considerato a
“bilancio nullo” di C0 2 e quindi
non pericoloso ai fini dell’effetto
serra: questo non vuol dire che il loro
impiego non comporti emissioni
di C0 2 , ma solamente che la C0 2
prodotta durante la combustione
è riutilizzata dalla fotosintesi per
produrre, in un tempo successivo
e in località diversa, altre colture
vegetali nuovamente utilizzabili per
produrre biocombustibili (bilancio
totale dalla sorgente all’utilizzo).
Però tale vantaggio dipende dal tipo
di biomassa (girasole, barbabietola,
ravizzone, canna da zucchero...)
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utilizzata come materia prima:
infatti bisogna tenere conto che
anche il processo di coltivazione
(aratura dei campi, irrigazione degli
stessi, distribuzione dei fertilizzanti)
è sorgente di gas-serra. Anche il
successivo procedimento di trasformazione in biocombustibile
genera gas ad effetto serra.
Quindi, il potenziale beneficio
teorico, ottenibile dalla sostituzione
dei combustibili fossili con i “bio”,
non solo non può mai essere
raggiunto, ma difficilmente supera
il 30-40% del massimo teorico.
Da un punto di vista energetico
la produzione dei biocombustibili
porta pressoché sempre a bilanci
negativi, cioè è necessaria più
energia per la loro produzione di
quanto se ne possa ottenere utilizzandoli come combustibili nei
motori a combustione interna.
E per quanto riguarda il gas
naturale?
Il gas naturale è, al giorno d’oggi,
il combustibile alter nativo di
maggior interesse.
Essendo di origine fossile non è
considerato una sorgente di energia
rinnovabile, ma la distribuzione
delle sue fonti è molto più diffusa
nel mondo di quelle del petrolio,
oltre a non essere necessariamente
associate a queste ultime.
Il costituente principale del gas
naturale è il metano che, a seconda
delle fonti, può variare dal 85 al
99%. I motori a gas naturale rappresentano lo stato dell’arte dei
motori a basso impatto ambientale
sia per applicazioni su vetture passeggeri che per impieghi commerciali e trasporti pubblici. Le offerte
commerciali di veicoli CNG (compressed natural gas) sono una
realtà in continua crescita anche
se, per il momento, le possibilità
di scelta del veicolo/modello sono
ancora talvolta limitate. Autobus
e carri raccolta rifiuti a CNG
sono presenti significativamente
in parecchie città europee.
Le emissioni di C02 dei veicoli a gas
di ultima generazione (iniezione
di gas multipoint a controllo
elettronico, catalizzatori a tre vie...)
possono essere inferiori a quelle
dei veicoli diesel equivalenti, anche
in funzione del minor contenuto di
carbonio nella molecola del metano
rispetto a quello nel gasolio. Dal
punto di vista del bilancio globale
della C0 2 (produzione, trasporto,
utilizzo) qualche penalizzazione
dovuta al trasporto da località
lontane deve essere tenuta in
considerazione.
In particolare possono essere
estremamente basse, se si impiegano tecnologie motoristiche
avanzate, le emissioni allo scarico
di prodotti dannosi per la salute
umana e per l’ambiente: infatti gli
idrocarburi emessi sono costituiti
essenzialmente da metano (gas
inerte considerato non tossico e
che non contribuisce alla formazione di smog fotochimico), le
emissioni di Nox e prodotti ossigenati sono inferiori a quelle
riscontrate con altre tipologie di
motori, il particolato è pressoché
assente come anche l’emissione
di prodotti acidi (dannosi per la
flora ed i monumenti storici).
Il maggior ostacolo ad uso sempre
più generalizzato del gas naturale
è rappresentato dalla mancanza
di una rete di distribuzione sufficientemente diffusa ed estesa. Va
peraltro ricordato che sono in
atto pesanti sforzi da parte sia
delle autorità pubbliche che delle
industrie petrolifere ed organizzazioni private per sopperire a
tale mancanza.
Che cosa sono i combustibili
sintetici?
Una delle famiglie più promettenti
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di combustibili alternativi liquidi
per impiego sui motori diesel è
costituita dai cosiddetti combustibili
sintetici derivati dalle biomasse
(BTL-Biomass To Liquid), dal gas
naturale (GTL-gas to liquidi) e
dal carbone (CTL-coal to liquid)
attraverso un processo chimico noto
come fisher-tropsch che utilizza
come materia prima la biomassa
gassificata, il carbone gassificato
o il gas naturale.
I BTL, seconda generazione dei
biocombustibili, utilizzano come
base di partenza una biomassa a
basso valore intrinseco quale il
residuo organico della lavorazione
del legno e della carta, il legname
di scarto, scarti biologici... e non
prodotti di possibile uso alimentare
come nel caso dei biocombustibili
di prima generazione (biodiesel,
bioetenolo). I combustibili che si
ottengono sono di ottima qualità
ed, essendo “costruiti” per sintesi,
per alcuni aspetti sono anche
migliori dei prodotti di origine
minerale. Sono pertanto utilizzabili
sia in miscela con i combustibili
tradizionali che allo stato puro.
Però la loro produzione non è
ancora effettuabile su larga scala
ma è ancora a livello di impianti
pilota.
I combustibili GTL presentano gli
stessi livelli qualitativi dei BTL con
il vantaggio di non necessitare del
processo iniziale di gassificazione.
Sono particolarmente interessanti
per sfruttare giacimenti di gas
localizzati in regioni remote in
quanto la sua trasformazione in
combustibile liquido rende molto
più agevole il trasporto nelle zone
di utilizzo. Peraltro gli impianti
produttivi devono essere vicino
alla fonte. Una certa percentuale
di questi prodotti è già presente
in gasoli commerciali.
Le stesse considerazioni valgono
anche per i CTL, salvo il fatto che
la loro eventuale produzione industriale richiede ancora notevoli sforzi
di sviluppo e che generalmente i
processi produttivi generano
quantità di anidr ide carbonica
non trascurabili.
Idrogeno:
soluzione
energetica
a lungo termine
Dottor Rinolfi, si parla tanto di
idrogeno: a che punto siamo?
L’idrogeno è indicato da tutti
come la soluzione ai problemi
energetici ed ambientali ma è
decisamente una opzione a lungo
termine.
Esso può essere utilizzato sia
come combustibile nei motori a
combustione interna che, come
vettore energetico, per generare
elettricità tramite pile a combustibile per un motore elettrico di
trazione. Comunque, qualunque sia
il suo impiego, rimane il problema
di come produrlo in modo efficiente e non inquinante. Al giorno
d’oggi il processo maggiormente
consolidato rimane quello dell’elettrolisi dell’acqua con energia elettrica.
Ma perché la sua produzione sia
non inquinante (in caso contrario
il fenomeno dell’inquinamento si
sposterebbe dall’utilizzo alla
produzione con vantaggi molto
...ma per ora
rimane una
straordinaria
promessa
quali 1’eolica, l’idrica e la solare
con tutte le ben note problematiche
che esse comportano.
Qualora poi l’idrogeno fosse disponibile bisognerebbe successivamente
distribuirlo per l’utilizzazione e
stoccarlo a bordo veicolo: cosa
che comporta nuovi problemi
tecnologici.
In conclusione la prima generazione
di biocombustibili non rappresenta
sicuramente l’unica risposta alle
presenti preoccupazioni concementi
la sicurezza degli approvvigionamenti energetici e delle emissioni
di gas-serra. Il loro contributo alla
riduzione delle emissioni di inquinanti tradizionali (idrocarburi, ossidi
di azoto, polveri) è piuttosto
limitato ed il loro utilizzo estensivo
pone comunque problematiche non
trascurabili per quanto riguarda la
conser vazione del suolo e delle
acque.
II gas naturale è peraltro la soluzione
a breve più competitiva e percorribile sia per quanto riguarda la
riduzione delle emissioni inquinanti
che quelle di anidride carbonica.
Inoltre le riser ve accertate sono
significativamente superiori a quelle
petrolifere e la distribuzione geopolitica delle fonti è sufficientemente
differenziata.
I combustibili sintetici, specialmente
quelli di derivazione da biomassa,
sono sicuramente molto promettenti
nel medio termine e devono essere
attivamente sviluppati con sforzi
adeguati.
La tecnologia dell’idrogeno sarà
probabilmente la vera soluzione
a minimo impatto ambientale per
i trasporti ma solo quando tutte
le problematiche tecnologiche produttive e logistiche avranno trovato
soluzione pratica. Fino ad allora sarà
una straordinaria promessa, ma
sempre una promessa.
relativi) si dovrebbe produrre
elettricità da energie rinnovabili
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