Materiali porosi sintetici che si flettono per accumulare e rilasciare combustibile potrebbero portare ad auto a gas naturale libere da ingombranti serbatoi.
di Mike Orcutt
Pur considerata l’economicità del combustibile e le emissioni inferiori rispetto a quelle delle auto a benzina, le auto a gas naturale continuano a rimanere un prodotto di nicchia, eccezion fatta per alcuni paesi del mondo. Una nuova ricerca suggerisce però che una nuova classe di materiali sintetici potrebbe alimentare la diffusione delle vetture a gas naturale facilitandone il rifornimento.
Uno dei principali ostacoli alla diffusione delle vetture a gas naturale è il fatto che, a temperature e pressione atmosferica normali, il gas naturale contiene molta meno energia rispetto allo stesso volume di benzina. Una soluzione comune a questo problema è la compressione del gas e il suo accumulo a pressione elevata, ma questo processo richiede costose stazioni di rifornimento e ingombranti serbatoi. Il processo consuma inoltre molta energia.
Jeffrey Long, un professore di chimica ed ingegneria chimica e biomolecolare presso l’Università della California, ha recente dimostrato, con alcuni suoi colleghi, una soluzione promettente che si basa su ‘designer materials’ denominato metal-organic frameworks (MOFs), grazie ai quali le vetture potrebbero accumulare la stessa quantità di combustibile a pressioni inferiori.
Un’alternativa alla gas naturale compresso (CNG) è il cosiddetto adsorbed natural gas (ANG), la cui cisterna viene colmata con un materiale poroso dotato di una grande area superficiale. Il gas viene così accumulato perché le sue molecole aderiscono alla superficie del materiale. I sistemi CNG immagazzinano il gas a circa 250 atmosfere di pressione, ma Long spiega che il suo gruppo sta cercando di sviluppare un sistema ANG in grado di operare fra le 36 e le 65 atmosfere. L’accumulo a 35 atmosfere permetterebbe a coloro che utilizzano il gas naturale per il riscaldamento domestico e la cucina di rifornire la propria vettura a casa utilizzando un semplice ed economico compressore.
Al momento non sono ancora in commercio vetture alimentate ad ANG, ma vi è un notevole interesse in quella tecnologia, che è ormai quasi pronta. Questo progetto è stato supportato dal Advanced Research Projects Agency-Energy del Dipartimento per l’Energia degli Stati Uniti, e il gruppo di Long ha beneficiato anche dell’assistenza tecnica di Ford Motor Company, che dal 2009 ha venduto quasi 60.000 vetture a CNG.
Finora, però, la fisica ha limitato l’autonomia delle vetture dotate di sistemi ANG. La sfida è stata riuscire a creare un materiale in grado di assorbire il gas alla pressione stabilita di 35 atmosfere e rilasciarlo interamente prima che la pressione scenda fino a cinque o sei atmosfere, la pressione minima a cui un motore è in grado di operare. In alcuni sistemi dimostrati in precedenza, troppo gas rimaneva all’interno del serbatoio senza poter essere utilizzato, racconta Long.
Per ovviare a questo problema, il gruppo ha utilizzato MOF “flessibili” che si distinguono da quelli rigidi provati in precedenza. I materiali si espandono dopo aver raggiunto una determinata pressione, aprendo i loro pori per assorbire il gas durante il rifornimento. A una pressione inferiore, ma leggermente al di sopra di quella necessaria per far funzionare il motore, i materiali collassano ed respingono tutto il gas accumulato.
I nuovi risultati suggeriscono che i sistemi ANG basati su questi materiali potrebbero raggiungere capacità di accumulo superiori – quindi autonomie maggiori. Questo progetto costituisce una importante dimostrazione di principio, ma resta da concludere un discreto lavoro di ingegneria prima che sistemi basati su questi materiali possano essere messi in commercio, dice Long.
(MO)
