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Il nuovo materiale rende più facile immagazzinare un sacco di gas naturale
Le auto a metano rimangono un prodotto di nicchia tranne che in pochi posti nel mondo, anche se il carburante è economico e bruciando emette meno anidride carbonica della benzina. Ma una nuova ricerca suggerisce che una nuova classe di materiali sintetici potrebbe stimolare un'adozione più diffusa rendendo più facile ed economico alimentare le auto e immagazzinare il gas.
Un nuovo modo di immagazzinare il gas naturale potrebbe rendere più popolari le autovetture che funzionano con il carburante.
Un ostacolo per questi veicoli è che a temperature e pressione atmosferica normali, il gas naturale contiene molta meno energia rispetto allo stesso volume di benzina. Una soluzione comune è comprimere il gas e immagazzinarlo ad alta pressione, ma ciò richiede stazioni di rifornimento costose e serbatoi ingombranti che occupino spazio prezioso nell'auto. Anche la compressione del gas comporta uno spreco di energia.
Jeffrey Long , professore di chimica e ingegneria chimica e biomolecolare presso l'Università della California, Berkeley, e colleghi di recente dimostrato una soluzione promettente basata su materiali di design chiamati strutture metallo-organiche, che potrebbero consentire alle auto di immagazzinare la stessa quantità di gas a una pressione molto più bassa.
Un'alternativa emergente allo stoccaggio di gas naturale compresso (CNG) è il cosiddetto stoccaggio di gas naturale adsorbito (ANG), in cui il serbatoio è riempito da un materiale poroso con una grande quantità di superficie. Il gas viene immagazzinato perché le sue molecole aderiscono alla superficie del materiale. I sistemi CNG immagazzinano gas a circa 250 atmosfere di pressione, ma Long afferma che il suo gruppo mira a progettare un sistema ANG in grado di immagazzinarlo a 35-65 atmosfere. La conservazione a 35 atmosfere significherebbe che le persone che usano il gas naturale per riscaldare e cucinare nelle loro case potrebbero rifornire le loro auto a casa usando un compressore semplice ed economico, dice.
Non ci sono ancora veicoli ANG disponibili in commercio, ma c'è un interesse significativo per la tecnologia ed è abbastanza matura. Questo progetto è stato supportato dalla Advanced Research Projects Agency-Energy del Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti e il gruppo di Long ha anche ricevuto assistenza tecnica dalla Ford Motor Company, che ha venduto quasi 60.000 veicoli a metano dal 2009.
Finora, tuttavia, la fisica ha limitato la gamma di auto che utilizzano i sistemi ANG. La sfida è stata sviluppare un materiale che adsorbi il gas alla pressione target di 35 atmosfere, ma lo rilasci anche tutto prima che la pressione raggiunga da cinque a sei atmosfere, la pressione minima alla quale il motore può funzionare. Nei sistemi precedentemente dimostrati, troppo gas rimane bloccato nel serbatoio e non può essere utilizzato, afferma Long.
Per aggirare questo problema, il gruppo ha utilizzato strutture metallo-organiche flessibili che sono diverse da quelle rigide provate prima nei sistemi ANG. I materiali si espandono dopo aver raggiunto una certa pressione, aprendo i loro pori per adsorbire il gas durante il riempimento. A una pressione inferiore, ma leggermente superiore alla pressione minima a cui gira il motore, i materiali collassano e spingono fuori tutto il gas in modo che il motore possa usarlo.
I nuovi risultati suggeriscono che i sistemi ANG basati su questi materiali potrebbero raggiungere capacità di stoccaggio più elevate, e quindi portate più lunghe, rispetto a quelle possibili nei sistemi che utilizzano materiali rigidi. È un'importante prova di principio, ma è necessaria una discreta quantità di lavoro di ingegneria prima che i sistemi basati su materiali come questi possano essere commercializzati, afferma Long.