Etere dimetilico come sostituto del carburante diesel

Tra i vari combustibili e fonti di energia alternativi disponibili oggi sul mercato delle attrezzature, esiste una categoria nota come "combustibili emergenti". L'Ufficio per l'Efficienza Energetica e le Energie Rinnovabili (EERE) del Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti afferma sul suo sito web che questi combustibili "possono aumentare la sicurezza energetica, ridurre le emissioni, migliorare le prestazioni dei veicoli e stimolare l'economia statunitense".

Uno di questi combustibili emergenti è il dimetiletere (DME), che, pur essendo chimicamente simile al gas di petrolio liquefatto (GPL o propano), promette di sostituire il gasolio. Il DME non è tossico e ha una comprovata esperienza di utilizzo sicuro nei prodotti di consumo come propellente per aerosol.

Oberon Fuels, con sede in California, ha iniziato a produrre carburante DME rinnovabile nel maggio 2021 presso il suo stabilimento di Maverick, situato nella Imperial Valley, nella California meridionale. Il co-fondatore e Chief Technology Officer Elliot Anise-Hicks ha affermato che il DME presenta diverse qualità che lo rendono un ottimo sostituto del gasolio.

Vantaggi rispetto al diesel

"Ha un numero di cetano elevato, quindi si ottengono ottime prestazioni e non si genera alcuna sostanza particolare", ha affermato. "Grazie alla struttura della molecola stessa – ha un ossigeno al centro di due gruppi carbonio/idrogeno ai lati – quando brucia, non genera particolato. Questo permette ai produttori di motori di ridurre notevolmente le emissioni di NOx e di eliminare la trappola del particolato diesel che di solito si trova sul motore, semplicemente perché non genera quel particolato."

Oberon Fuels può utilizzare diversi tipi di rifiuti organici rinnovabili, inclusi rifiuti provenienti da biomassa, agricoltura, rifiuti urbani e cellulosici, per produrre DME. (Immagine: Oberon Fuels)

Un ulteriore vantaggio deriva dalle caratteristiche di maneggevolezza del DME, che, secondo Anise-Hicks, sono "quasi identiche" a quelle del GPL.

"La principale differenza tra DME e propano è che il DME è un solvente eccellente", ha affermato. "Quindi, quando consideriamo lo stoccaggio e il trasporto del DME, possiamo utilizzare le stesse attrezzature che usiamo per il propano, con la differenza che dobbiamo sostituire le guarnizioni delle valvole per assicurarci che siano compatibili. Questo è stato uno dei motivi per cui abbiamo dedicato molto tempo allo studio del DME per applicazioni diesel. La facilità di gestione ne consente sicuramente la distribuzione attraverso l'infrastruttura GPL esistente, il che lo rende economico e sicuro da gestire".

Modifiche al sistema di alimentazione

Una volta introdotto in un motore diesel, Anise-Hicks ha affermato che il DME brucia molto bene, garantendo le stesse prestazioni del motore alimentato a gasolio. Tuttavia, per gestire il DME, è necessario apportare modifiche al sistema di alimentazione del motore.

"Il tuo serbatoio è un serbatoio a bassa pressione: stai immagazzinando [DME] a circa 100 psi, proprio come il propano", ha detto. "Non è un serbatoio ad alta pressione come un serbatoio di CNG, ma è a una pressione moderata. Quindi, in termini di volume, il DME ha circa la metà del contenuto energetico del diesel, poco più della metà. Quindi, in termini di volume, devi avere un serbatoio leggermente più grande. Soprattutto per quanto riguarda gli iniettori, devi avere una porta più grande per poter immettere la stessa quantità di carburante."

Anise-Hicks ha affermato che, nonostante le modifiche al sistema di alimentazione, oltre il 90% del motore rimane invariato rispetto a un motore diesel tradizionale. Ha aggiunto che, sebbene tecnicamente i motori diesel possano essere adattati con nuovi sistemi di alimentazione, tale approccio presenta dei problemi.

"La sfida con i kit di retrofit è che c'è un intero processo di certificazione che accompagna lo sviluppo di un kit e la sua commercializzazione", ha affermato. "È fattibile? Assolutamente. Esiste una domanda di mercato sufficiente a giustificare i costi iniziali di test e ottenimento della certificazione CARB per ogni famiglia di motori? Non ancora". Anise-Hicks ha aggiunto che la situazione potrebbe cambiare con l'espansione della produzione di carburante DME e con la crescente accettazione del DME come carburante sostitutivo del diesel.

Promuovere l'adozione di DME

Nel breve termine, la responsabilità di immettere sul mercato motori diesel compatibili con DME spetterà in realtà ai produttori di motori e Anise-Hicks ha affermato che molti di loro stanno prendendo in considerazione il DME o stanno attivamente sviluppando progetti DME.

"In realtà non è poi così lontano, perché tra le altre cose, Fiat Powertrain [FPT Industrial] ha sviluppato un motore DME, una versione dei suoi motori Cursor 11 e 13". Power Progress ha riferito nel 2021 che FPT Industrial stava testando il DME come fonte di carburante alternativa nei suoi motori.

Nel frattempo, Oberon Fuels si sta concentrando sull'espansione della produzione di DME. "Man mano che incrementiamo la produzione di DME, speriamo di poter incoraggiare altri settori del mercato a proporre questa soluzione", ha affermato Anise-Hicks. "Perché, in base alla nostra esperienza e a un'analisi approfondita, soprattutto in settori come l'agricoltura, l'industria mineraria e l'edilizia pesante – settori molto difficili da elettrificare – crediamo che il DME sia un combustibile davvero fantastico, anche grazie all'assenza di particolato. Per quanto riguarda le attività minerarie, non si possono avere emissioni elevate in miniera, perché i controlli sulla qualità dell'aria sono molto rigorosi".

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