L’innovativa tecnologia di Synhelion promette di trasformare il settore dei trasporti attraverso la produzione di combustibili solari sostenibili.
di Lisa Borreani
Nel contesto attuale di crescente necessità di soluzioni energetiche sostenibili, Synhelion si afferma come un pioniere nella produzione di combustibili solari destinati a sostenere la mobilità a lungo raggio in modo ecologico ed efficiente. L’azienda sviluppa carburanti solari per aerei, motori diesel e benzina che possono direttamente sostituire i combustibili fossili tradizionali. Con questa nuova tipologia di combustibili solari, i prodotti Synhelion sono progettati per essere quasi neutrali in termini di CO₂, emettendone solo la quantità equivalente a quella utilizzata per la loro produzione. Questa caratteristica li rende particolarmente adatti a integrare le infrastrutture di carburante esistenti a livello globale, offrendo una soluzione economica e sostenibile per il trasporto a lungo raggio.
La missione dei combustibili Synhelion
La tecnologia innovativa di Synhelion può ridurre significativamente le emissioni di CO₂ in diversi settori dei trasporti, con un focus specifico sul trasporto a lungo raggio e su applicazioni che non possono essere facilmente elettrificate. Inoltre, la tecnologia dell’azienda supporta anche la defossilizzazione di settori industriali che richiedono calore di processo ad alta temperatura, come la produzione di cemento.
Synhelion utilizza l’energia solare, una delle fonti di energia rinnovabile più economiche e abbondanti, per garantire una produzione scalabile e globale dei suoi combustibili. Questo approccio non solo supporta la sicurezza energetica in totalità, ma promuove anche l’indipendenza dal petrolio. Questa nuova tecnica si basa su processi termochimici avanzati che convertono l’energia solare in combustibili liquidi attraverso un sofisticato sistema che include eliostati, ricevitori, reattori termochimici e accumulatori di energia termica.
Il primo impianto per combustibili solari
Il 20 giugno 2024, Synhelion ha inaugurato a Jülich, in Germania, l’impianto DAWN, il primo impianto dimostrativo industriale dell’azienda per la produzione di combustibili solari. DAWN rappresenta un passo fondamentale nella strategia di Synhelion per ampliarne la produzione su scala industriale e dimostrare l’efficacia del processo Sun-to-Liquid basato su energia solare termica concentrata (CST). I primi lotti di combustibile prodotti da DAWN sono stati utilizzati per la dimostrazione in diversi settori dei trasporti.
Il processo CST utilizzato nel sistema DAWN combina quattro componenti chiave: eliostati, un ricevitore, un reattore termochimico e un sistema di accumulo di energia termica. Un campo di specchi traccia il percorso del sole, riflettendo la radiazione solare e concentrandola sul ricevitore cioè sulla torre solare. Qui, l’energia viene convertita in calore di processo ad alta temperatura successivamente immesso nel reattore, insieme a metano e anidride carbonica originata da rifiuti organici, nonché acqua (H2O). Lo stesso calore con le varie aggiunte guida la reazione termochimica nel reattore per produrre il syngas, una miscela di H2 e CO. Il syngas viene quindi elaborato dalla tecnologia standard gas-to-liquid in combustibili solari.
La tecnologia Sun-to-Liquid
I combustibili solari offrono una soluzione avanzata ed ecologica per il trasporto a lunga distanza, grazie all’uso dell’energia solare. Questa tecnologia fornisce un’alternativa sostenibile ai combustibili fossili. I combustibili solari prodotti da Synhelion sono chimicamente simili ai combustibili tradizionali. Sono completamente compatibili con l’infrastruttura esistente, eliminando la necessità di modifiche ai motori, alle raffinerie, ai sistemi di distribuzione e alle stazioni di rifornimento. Questo riduce notevolmente i costi e le complessità della transizione verso fonti di energia più pulite.
Synhelion può produrre una vasta gamma di combustibili solari a basse emissioni di carbonio, inclusi cherosene, benzina, gasolio, metanolo, idrogeno e petrolio greggio sintetico. Questi combustibili sono studiati per essere compatibili con aeromobili, navi, camion e automobili convenzionali, offrendo una notevole versatilità e adattabilità alle diverse esigenze di mercato.
La radiazione solare viene concentrata tramite specchi parabolici (eliostati) su un ricevitore, generando calore ad alta temperatura. Questo calore viene utilizzato in un reattore termochimico per produrre la miscela di idrogeno e monossido di carbonio, syngas, convertita successivamente in combustibili liquidi. L’energia termica in eccesso viene immagazzinata garantendo così un funzionamento continuo 24 ore su 24, 7 giorni su 7.
I vantaggi dei combustibili solari
I combustibili solari sono altamente scalabili grazie all’abbondanza e alla distribuzione globale dell’energia solare. L’intero ciclo di vita di questi combustibili si basa su principi ecosostenibili: prodotti con energia rinnovabile con minori emissioni di CO₂ e altri gas nocivi, rispetto ai combustibili convenzionali. Questa significativa riduzione con l’impatto ambientale li rende una scelta ecologica vantaggiosa per diversi settori.
La densità energetica elevata dei combustibili liquidi consente loro di essere trasportati e immagazzinati per lunghi periodi senza comprometterne la qualità. Inoltre, la produzione di questi combustibili può avvenire ovunque, sfruttando le condizioni solari locali, riducendo la dipendenza dalle risorse fossili e aumentando l’autonomia energetica. I combustibili solari di Synhelion chiudono il ciclo del carbonio, rilasciando solo la quantità di CO₂ utilizzata nella loro produzione. Contribuiscono così a mantenere l’equilibrio carbonico ambientale riducendone l’impatto nella totalità del settore dei trasporti.
L’obiettivo principale di Synhelion è decarbonizzare i settori dei trasporti difficili, quasi impossibili da elettrificare, come l’aviazione e la navigazione. Sebbene l’elettrificazione del trasporto su strada sia cruciale per ridurre le emissioni di CO₂, è previsto che molti veicoli con motore a combustione interna rimarranno in circolazione globalmente. I combustibili solari di Synhelion offrono una soluzione complementare all’elettrificazione stradale, aiutando a raggiungere gli obiettivi di emissioni nette zero entro il 2050.
Decarbonizzazione del cemento
Oltre alla produzione di combustibili per i trasporti, Synhelion è coinvolta in progetti di decarbonizzazione in altri settori ad alta intensità energetica.
Nel corso della loro collaborazione, Cemex e Synhelion hanno raggiunto traguardi significativi nella decarbonizzazione dell’industria del cemento, un settore noto per il suo elevato impatto ambientale. Verso la fine del 2021, i due partner hanno ottenuto un risultato straordinario: la produzione del primo clinker al mondo utilizzando esclusivamente energia solare. Questo innovativo progetto è stato realizzato grazie alla creazione di una piccola unità di produzione pilota, installata presso la Very High Concentration Solar Tower di IMDEA Energy a Móstoles, in Spagna. Questa torre solare è dotata di un campo di specchi avanzati che concentrano i raggi solari su un apposito ricevitore, in grado di convertire in calore e trasformare in un processo ad alta temperatura.
L’unità pilota ha dimostrato la fattibilità del processo di calcinazione solare, raggiungendo temperature superiori ai 1.500°C che sono necessarie per produrre clinker, ovvero il componente essenziale nella produzione di cemento. Il clinker così ottenuto è stato successivamente utilizzato proprio per le produzioni di cemento e di calcestruzzo, confermando l’efficacia della tecnologia solare sviluppata da Synhelion. Questo successo iniziale ha rappresentato un passo importante nella transizione verso un cemento diventato completamente sostenibile.
Gli ultimi progressi di Cemex e Synhelion
Nel 2023, Cemex e Synhelion hanno fatto ulteriori progressi. Hanno avviato un processo continuativo per avere il clinker solare, operando in condizioni simulate come quelle di un impianto industriale su larga scala. Questo sviluppo ha permesso loro di raccogliere informazioni necessarie e indispensabili per la progettazione e l’implementazione di un impianto pilota industriale, con l’obiettivo finale di costruire un cementificio a grande scala alimentato esclusivamente da energia solare.
L’impianto di cemento solare
Il processo tecnologico impiegato è quello sperimentato partendo dall’utilizzo di un campo di specchi solari. La luce concentrata scalderà un fluido termovettore (HTF) composto principalmente da CO2 e H2O, fino a temperature superiori ai 1.500°C. HTF è un eccellente trasportatore del calore per la piroprocessazione del cemento. Durante il processo di calcinazione, le emissioni di CO2 generate vengono miscelate con l’HTF, assicurando che non vi siano emissioni di CO2 nell’atmosfera. Quella prodotta durante la calcinazione può essere raccolta efficacemente dal circuito chiuso del fluido, contribuendo così alla riduzione complessiva delle emissioni.
In aggiunta, l’impianto di cemento solare è equipaggiato di un sistema di accumulo di energia termica (TES), che consente di mantenere un funzionamento continuativo anche quando non ci sono raggi solari che raggiungono gli specchi. Questo metodo di accumulo è fondamentale per garantire una produzione ininterrotta di clinker e cemento, indipendentemente dalle condizioni meteorologiche. Potrà così garantire energia termica a sufficienza per una produzione costante e affidabile.
“Questo progetto è fondamentalmente più sostenibile e redditizio di altri approcci per decarbonizzare il cemento poiché non solo elimina completamente il combustibile, ma valorizza anche la CO2”, afferma Davide Zampini, Responsabile Ricerca e Sviluppo Globale presso Cemex.
Con questi sviluppi, Synhelion e Cemex stanno aprendo la strada verso una nuova era di produzione del cemento, contribuendo significativamente alla riduzione delle emissioni globali di CO2 e promuovendo l’adozione di tecnologie solari avanzate in settori industriali tradizionali.
Prospettive ed Espansione Globale dei combustibili solari
Synhelion espanderà rapidamente la sua presenza globale, avviando nel 2025 la costruzione di un impianto commerciale in Spagna. L’obiettivo è aumentare la produzione e ridurre i costi, producendo entro il 2033 un milione di tonnellate di carburante solare all’anno a un costo di 1€/litro, coprendo quasi la metà della domanda europea di SAF entro il 2040.
La crescita di Synhelion si basa sull’ottimizzazione continua della tecnologia Sun-to-Liquid e su collaborazioni strategiche, come quella con SGV AG per alimentare il battello a vapore Gallia con combustibile solare. La scalabilità della tecnologia presenta sfide, ma Synhelion è determinata a superarle grazie alla ricerca, allo sviluppo e a partnership internazionali. I combustibili solari offrono un futuro più sostenibile per i trasporti, riducendo la dipendenza dai combustibili fossili e promuovendo un mondo connesso attraverso una mobilità pulita. Inoltre, chiudono il ciclo del carbonio, aumentano la sicurezza energetica e promuovono lo sviluppo economico locale.
I progressi compiuti dall’azienda dimostrano che la produzione di combustibili solari su larga scala è tecnicamente fattibile ed economicamente sostenibile.
