Il caso del propano rinnovabile

Il propano è un combustibile fossile prodotto in abbondanza negli Stati Uniti, tanto che gli Stati Uniti ne sono un esportatore netto. Secondo il rapporto "Petroleum Supply Monthly" della US Energy Information Administration di febbraio 2024, nel 2023 negli Stati Uniti sono stati prodotti oltre 733 milioni di barili di propano, con esportazioni di oltre 582 milioni di barili, pari a circa il 79% della produzione totale di propano.

Secondo l'Alternative Fuels Data Center (AFDC) del Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti (DOE), il propano fossile offre già vantaggi in termini di emissioni rispetto ad altri combustibili. Ad esempio, avendo un contenuto di carbonio inferiore rispetto alla benzina o al gasolio, il propano può ridurre le emissioni di gas serra (GHG) durante il ciclo di vita.

"Se lo si confronta con il diesel, ad esempio, produce emissioni di ossidi di azoto (NOx) inferiori di quasi il 96 percento e emissioni di particolato inferiori di quasi il 99 percento", ha affermato Sai Satish Guda, responsabile della ricerca e sviluppo di PERC.

Tuttavia, il Propane Education & Research Council (PERC) sta lavorando attivamente per promuovere la crescita del propano rinnovabile, ovvero un propano prodotto appositamente da una varietà di materie prime rinnovabili, come fonte di combustibile.

Secondo il sito web dell'organizzazione, il propano rinnovabile è un'alternativa ancora più pulita al propano fossile grazie alla sua minore intensità di carbonio, dovuta al fatto che viene prodotto da fonti rinnovabili.

Inoltre, durante un recente webinar dell'Engine Technology Forum intitolato "Come il propano si sta evolvendo per il futuro", Gavin Hale, direttore dello sviluppo prodotti e della produzione di energia per PERC, ha affermato che il propano rinnovabile è molecolarmente identico alla sua controparte fossile.

"Quindi, qualsiasi motore o veicolo che utilizzi oggi sia alimentato a propano standard, funzionerà anche con il propano rinnovabile", ha affermato.

Sottoprodotto del carburante alternativo

Uno dei modi in cui oggi si produce propano rinnovabile è attraverso la produzione di altri combustibili alternativi.

Sai Satish Guda, responsabile ricerca e sviluppo di PERC. (Foto: Propane Education & Research Council)

Guda ha affermato che il carburante è un sottoprodotto del processo di idrotrattamento utilizzato per produrre diesel rinnovabile, noto anche come olio vegetale idrotrattato (HVO), o carburante per aviazione sostenibile (SAF). Questo processo funziona essenzialmente per rimuovere l'ossigeno dalle molecole di olio e grasso a catena lunga, aggiungendo idrogeno e passando alle fasi successive di isomerizzazione e cracking, ha spiegato Guda.

"In questo processo si producono anche alcani, che non sono altro che propano, butano e cose del genere", ha affermato.

Guda ha aggiunto che questo processo di idrotrattamento è composto da due fasi e che lo sforzo con cui viene effettuato il cracking e l'idrogeno aggiunto durante la seconda fase danno origine a HVO o SAF.

"Indipendentemente dal processo utilizzato per ottenere il prodotto finale, il propano rinnovabile è un sottoprodotto che non si può evitare", ha affermato.

Il mercato di questo propano rinnovabile – al di là di quello che le raffinerie possono consumare per uso interno – offre una solida proposta di valore, ha affermato Guda, citando uno studio di fattibilità del National Renewable Energy Lab (NREL) che ha individuato questi vantaggi economici.

Lo studio dell'ottobre 2022 intitolato "Analisi tecnico-economica, di fattibilità e del ciclo di vita del propano rinnovabile" afferma che il periodo di ammortamento del capitale investito per le bioraffinerie che producono 3,5 milioni di galloni all'anno di propano rinnovabile è di 14 mesi. Per quelle che producono 87 milioni di galloni all'anno, il periodo di ammortamento è di soli due mesi.

Utilizzo di colture non alimentari

PERC sta inoltre collaborando con vari partner per studiare altri modi per produrre propano rinnovabile.

"Abbiamo in realtà collaborazioni strategiche con università e diversi istituti di ricerca per valutare percorsi di produzione di energia rinnovabile mirati", ha affermato Guda. "Data la forte domanda, non si può semplicemente pensare di produrla come un sottoprodotto. La materia prima è piuttosto limitata. Esistono molti combustibili rinnovabili prodotti da un'unica materia prima, quindi non si dovrebbero mai mettere tutte le uova nello stesso paniere".

Hale ha affermato che alcune colture non alimentari stanno diventando sempre più valide come materie prime. Ha aggiunto che il vantaggio di utilizzare una coltura non alimentare è che è più facile determinarne l'intensità di carbonio.

La camelina è una coltura di copertura non alimentare, il cui olio di semi può essere utilizzato come materia prima per la produzione di propano rinnovabile. (Foto: Propane Education & Research Council)

"Perché quando si utilizza un prodotto di scarto, qual è il suo patrimonio genetico?", ha chiesto Hale. "Cosa serve per trasformarlo in un prodotto rinnovabile? E qual è stata la penalizzazione in termini di emissioni? Con una materia prima non alimentare, in un certo senso si evita questo problema."

Una potenziale materia prima per colture non alimentari è una coltura di copertura chiamata camelina. Nello specifico, la materia prima è l'olio dei semi della pianta. Il sito web del PERC afferma che la camelina, appartenente alla famiglia della senape, è imparentata con cavoli e cavolfiori, ma non è una coltura alimentare.

"La Camelina è fondamentalmente un'erba infestante", ha detto Hale. "Cresce in condizioni di siccità e umidità e la resa in olio per ciascuno dei suoi [semi] è incredibilmente elevata. Quindi, questa è una coltura che viene sponsorizzata a livello globale per la produzione di propano rinnovabile. Funziona molto bene qui negli Stati Uniti".

Secondo il sito web della PERC, il seme produce il 40 percento di olio, ovvero il doppio di quello della soia.

Previsione di produzione

Hale ha affermato che nel 2023 la produzione di propano rinnovabile ha raggiunto i 4,5 milioni di galloni. L'AFDC sembra concordare con questo dato, affermando sul suo sito web che questa è l'attuale capacità produttiva di propano rinnovabile.

Hale ha aggiunto che si prevede che la capacità aumenterà drasticamente, con proiezioni di 20 milioni di galloni nel 2024 e di 70 milioni di galloni nel 2025. Ha affermato che PERC spera di produrre 10 miliardi di galloni di diesel rinnovabile all'anno entro il 2040.

Gli esperti del settore discutono del futuro del propano nei motori a combustione interna. Il webinar dell'Engine Technology Forum si è concentrato sui vantaggi del propano e sui recenti test sulla fattibilità dell'iniezione diretta.

Il propano pronto a cogliere il suo momento come "carburante del futuro" Le aziende condividono i vantaggi del propano nelle applicazioni di generazione di energia

Il progetto di un camion per la consegna postale a propano mostra emissioni e risparmi sui costi Avviato nel 2021 e recentemente completato, il progetto ha esplorato la fattibilità del propano come alternativa al gasolio nei camion.