Emissioni auto: il 25% della potenza mondiale viene dai motori a scoppio

Le emissioni auto sono abbondanti ma i motori appaiono puliti: sprigionano il 25% della potenza mondiale ma pesano il 10% dei gas inquinanti. È per questo che 37 scienziati pensano che svilupparli ulteriormente vada a favore dell’ambiente. L’automotive è in una fase turbolenta, nella quale si intrecciano questioni ambientali, strascichi del Dieselgate, strette regolamentari e nuovi modelli di mobilità e tecnologici. Pensiamo ai diversi approcci nel costruire le auto elettriche e alla difficoltà di prevederne la diffusione, come riferito da un fornitore. In questa situazione incerta arriva un importante endorsement da 37 eminenti scienziati che hanno pubblicato un editoriale sull’International Journal of Engine Research (IJER). Le loro conclusioni favoriscono i motori classici perché “i trasporti non diventeranno completamente elettrici per diversi decenni, se non mai”.

EMISSIONI AUTO AL 10%

Un discorso simile viene fatto per le fonti energetiche: “è chiaro che la generazione dell’energia non diventerà completamente rinnovabile”. In questo quadro le ricerche sui motori a combustione, tese a migliorare l’efficienza e ridurre la dipendenza dai combustibili fossili, sono estremamente interessanti. I 37 scienziati ritengono che motori “flessibili” ad alta efficienza e soluzioni ibride saranno importanti per ridurre consumi e emissioni, anche dei gas serra. I motori a combustione alimentati da combustibili fossili generano il 25% della potenza mondiale, circa 3.000 milioni di tonnellate equivalenti di petrolio/anno su 13.000. Ma quanto pesano le emissioni auto sul totale globale? I motori producono “soltanto” il 10% del totale mondiale di gas serra che, ricordiamolo, vedono un contributo importante nel Metano, più pericoloso della CO₂. Sappiamo poi che anche l’aviazione civile emette molta anidride carbonica: è una quota minoritaria che però cresce senza controllo.

COME RIDURRE LE EMISSIONI AUTO?

Gli scienziati richiamano poi l’attenzione sul fatto che le persone scelgono il tipo di propulsione in base a vari fattori, incluso il costo. Sappiamo che le automobili elettriche e ibride sono ancora piuttosto costose da acquistare, anche se recuperano nella manutenzione e nei consumi equivalenti. Questi 37 scienziati, ovviamente motivati perché hanno scritto sul IJER, danno diverse risposte alla fondamentale domanda: come ridurre le emissioni auto? La premessa è che le ricerche “trarrebbero sicuramente beneficio dalle collaborazioni mondiali tra ricercatori di industrie, laboratori governativi e università“. Si fa notare che catalizzatori, filtri antiparticolato ad alta filtrazione e gli SCR a urea stanno abbassando le emissioni di NO_x a soli 15-20 mg/km. Pensando al particolato l’impatto di pneumatici e freni è già maggiore di quello dei motori più evoluti: circa 50 mg/km contro 5 mg/km.

MOTORI A SCOPPIO A TUTELA DELL’AMBIENTE

I 37 firmatari dell’editoriale indicano vari settori che potrebbero migliorare ancor di più efficienza e pulizia degli ICE. L’uso di pressioni d’iniezione molto elevate e miglioramenti meccanici, insieme a miscele molto “magre”, come quelle dei motori ibridi modulari Mahle con precamera, sono fra queste. Sono possibili miglioramenti nella “respirazione” del motore: studio dei condotti, sovralimentazione migliorata, combustione a bassa temperatura e distribuzione a fasatura variabile. Altri vantaggi sono possibili lavorando sull’EGR, sul già efficiente ciclo Miller e sul recupero dell’energia residua dei gas di scarico. L’elettrificazione migliora significativamente l’efficienza termica, che potrebbe salire oltre il 50%; un contributo verrà anche dai range extender, i cui motori ottimizzati sarebbero molto efficienti. Si indicano anche la lubrificazione del motore, soprattutto nei sistemi elettrificati che funzionano con velocità e carichi più limitati.

TEMPERATURE E CARBURANTI SPECIALI

Occorre migliorare l’efficienza a freddo di motore e sistemi di trattamento dello scarico mentre sono promettenti l’alimentazione mista gasolio/gas naturale e l’iniezione diretta di gas. I grandi motori a gas naturale, come quelli delle navi e delle centrali a cogenerazione, vanno migliorati per efficienza termica ed emissioni allo scarico. I carburanti “surplus” a basso numero di ottano sono interessanti così come i biocarburanti e quelli sintetici, magari additivati con componenti innovativi come l’NH₃. Viene data grande importanza agli strumenti di ricerca come la simulazione fluidodinamica CFD, utilissima per capire meglio fenomeni complessi come la combustione. Quali conclusioni traggono quindi gli esperti sulle emissioni auto? Il prossimo futuro vedrà i trasporti operati da soluzioni che “mixano” motori a combustione, propulsori a batteria e ibridi insieme ai classici veicoli convenzionali. Le ricerche fervono e c’è molto bisogno di menti giovani e brillanti: fatevi sotto per il futuro!