Electrofuels for IC engines : a path to transport decarbonization

Electrofuels, commonly known as e-fuels, are synthetic fuels that can be produced via different chemical pathways. The increasing interest about them is due to the utilization of electricity as fundamental element in the productive process. In fact, a key step of the productive process, regardless of the chemical pathway, is electrolysis of water to obtain hydrogen and oxygen requiring a considerable amount of electricity. Despite electricity is among the major cost voices counted for the e-fuels production, it is the key of the renewable potential of this kind of fuels. Considering only renewable electricity sources, e-fuels can become a clean alternative to fossil fuels without the need of heavy modification of the actual transport sector organization thanks to their versatility. The most potentially powerful situation consists in the use of excess renewable electricity produced during periods of high renewable sources availability. In this way electricity otherwise wasted can be exploited to produce fuels with the same characteristics and mode of use of traditional ones but involving a net advantage in term of emissions. The analysis carried out has a focus on European situation, in particular on the actual framework in transport sector, energy sector, climate policy situation and on the various possible aspects linked to the development of electrofuel industry, from the technical, economical and environmental point of view. Finally, examples of use and performance of Dimethyl ether and Oxymethylene ether, two possible final products of the e-fuels industry, are reported, on the base of studies and experiments provided in literature.

Gli electrofuels, comunemente denominati e-fuels, sono combustibili sintetici che possono essere prodotti tramite differenti processi chimici. Il crescente interesse nei loro confronti è dovuto al fatto che l’utilizzo di energia elettrica è un elemento fondamentale del processo produttivo. Infatti un passaggio chiave del processo produttivo, indipendentemente dal processo chimico utilizzato, è l’elettrolisi dell’acqua per ottenere idrogeno e ossigeno, il quale richiede una considerevole quantità di energia elettrica. Nonostante l’energia elettrica sia tra le voci di maggior costo annoverate per la produzione di e-fuels, è la chiave per considerare il potenziale rinnovabile di questo tipo di combustibili. Considerando solamente fonti di energia elettrica rinnovabili, gli e-fuels possono diventare un’alternativa pulita ai combustibili fossili senza la necessità di pesanti modifiche all’organizzazione attuale del settore dei trasporti, grazie alla loro versatilità. La situazione potenzialmente più vantaggiosa consiste nell’utilizzo di energia rinnovabile in eccesso, prodotta durante periodi di elevata disponibilità delle fonti rinnovabili. In questo modo l’energia che altrimenti andrebbe sprecata può essere sfruttata per produrre combustibile con le stesse caratteristiche e modalità d’utilizzo dei combustibili tradizionali ma con un netto vantaggio in termini di emissioni. L’analisi svolta si concentra sulla situazione europea, in particolare sull’attuale struttura del settore dei trasporti, di quello energetico e delle politiche climatiche e sui vari possibili aspetti legati allo sviluppo dell’industria degli electrofuels, dal punto di vista tecnico, economico e ambientale. Infine vengono riportati esempi di utilizzo e di prestazioni dell’etere dietilico e dell’etere ossimetilene, due possibili prodotti finali dell’industria degli e-fuels, sulla base di studi ed esperimenti forniti in letteratura.