La competitività dei carburanti sostenibili dipende dal sito di produzione

I carburanti sostenibili, come quelli ricavati dalla biomassa o i carburanti sintetici, che sono prodotti con tecnologie Power-to-X da energia elettrica rinnovabile (il Power-to-X è una tecnologia che converte l’elettricità rinnovabile proveniente da impianti fotovoltaici o eolici in altre fonti di energia), causano emissioni di gas serra nettamente inferiori rispetto alle alternative fossili.

Questi carburanti sono considerati di importanza decisiva per il raggiungimento degli obiettivi climatici, in particolare nei settori cosiddetti «difficili da decarbonizzare» come il settore dell'aviazione, quello della navigazione e determinati processi industriali. In questi settori, l'elettrificazione diretta spesso viene a scontrarsi con limiti tecnici, a causa dell'elevata densità energetica richiesta o delle temperature di processo molto elevate.

Finora non era stato appurato dove e in quali condizioni questi carburanti potessero essere prodotti nel modo più efficiente in termini di costi. Gli studi precedenti si sono concentrati per lo più su singole tecnologie o regioni, il che ha reso difficili dei confronti a livello globale. In un nuovo studio, Zipeng Liu e i suoi colleghi del Laboratorio per l'analisi dei sistemi energetici del PSI hanno ora indagato sistematicamente la questione.

Il team presenta un'analisi tecnico-economica esaustiva di ventuno tecnologie per la produzione di carburanti sostenibili. Con l'ausilio di un quadro di valutazione armonizzato e coerente a livello globale, i ricercatori confrontano i costi di produzione tra i vari paesi e nel corso del tempo, in un lasso che va dal 2024 al 2050, tutto questo in diversi scenari.

L'analisi conferma che nessuna singola tecnologia si imporrà a livello globale. Al contrario, i costi variano nettamente da una regione all'altra e dipendono dalle risorse locali e dalle rispettive condizioni di finanziamento. I ricercatori illustrano i risultati della loro ricerca nella rivista specializzata Energy and Environmental Science.

I fattori geografici e le condizioni di finanziamento influenzano i costi

Per la loro analisi, i ricercatori hanno calcolato i costi medi di produzione dei vari carburanti nell'arco del loro intero ciclo di vita. «Abbiamo tenuto in considerazione i costi di investimento per ciascuna tecnologia, i costi di esercizio, i costi del lavoro specifici dei vari paesi e i costi del capitale», spiega Liu. «I costi del capitale dipendono sia dal cosiddetto Rischio Paese, ad esempio dalla stabilità politica ed economica, che dal grado di maturità della tecnologia in questione».

Liu aggiunge: I fattori geografici svolgono un ruolo decisivo. Ad esempio, la disponibilità di fonti energetiche locali e i costi del capitale specifici del paese pesano considerevolmente sui costi di produzione complessivi".

Uno dei risultati dello studio consiste in una graduatoria dei paesi che mostra quali paesi risultano particolarmente adatti a determinati percorsi produttivi e quali invece sono da prendere in considerazione come paesi importatori. Ad esempio, l'idrogeno blu, prodotto dal gas naturale con cattura della CO₂ e l'idrogeno turchese, prodotto mediante pirolisi, cioè decomposizione termochimica del metano, sono attualmente particolarmente interessanti dal punto di vista economico nelle regioni ricche di gas come gli Stati Uniti, il Medio Oriente e l'Asia centrale. L'idrogeno verde, che viene prodotto a partire da energia elettrica rinnovabile, diventerà invece sempre più competitivo entro il 2050 in quei paesi che sono ricchi di risorse rinnovabili come il Canada, la Spagna o l'Australia.

Tuttavia, a volte occorre articolare un maggiore grado di differenziazione spaziale, spiega Liu: "Abbiamo eseguito i nostri calcoli a livello nazionale, ma all'interno di un Paese le condizioni possono variare fortemente. In paesi di grande estensione come la Cina oppure gli Stati Uniti le differenze a livello delle varie regioni possono essere notevoli.

Una nuova infrastruttura potrebbe rafforzare la produzione europea

Anche i costi di trasporto influenzano la redditività dei carburanti sostenibili. Per l'Europa, Liu ha prima calcolato il trasporto via mare ad Anversa e poi il trasporto successivo a Basilea, in Svizzera. Basilea è stata scelta perché si trova al centro dell'Europa e funge da esempio per vari percorsi di trasporto come ferrovia, camion o oleodotto.

L'analisi mostra che un sistema europeo di oleodotti migliorerebbe nettamente la redditività dei carburanti sostenibili prodotti in Europa, ad esempio quelli provenienti dalla Spagna, ricca di risorse solari, o dalla regione del Mare del Nord, caratterizzata da ampia presenza di vento. Anche regioni come il Nord Africa potrebbero essere collegate tramite oleodotti, guadagnando così vantaggi in termini di costi rispetto a produttori più distanti, come quelli in Australia o in Cile.

I fattori regionali sono decisivi

«Non vediamo un vincitore globale tra le tecnologie», afferma Liu. «Quale sia la soluzione economicamente più ragionevole è una circostanza che dipende fortemente dalle risorse regionali e dalle condizioni di finanziamento».

Mentre l'idrogeno verde beneficia dei costi in calo delle energie rinnovabili e potrebbe quindi diventare più conveniente sul lungo termine, l'idrogeno turchese può risultare vantaggioso nel breve termine, laddove il gas naturale è disponibile a prezzi convenienti. Anche i biocarburanti sono particolarmente competitivi, nel caso in cui sia disponibile una quantità sufficiente di biomassa prodotta in modo sostenibile. «Pertanto i cosiddetti decisori politici devono tenere conto delle condizioni generali del luogo», aggiunge.

A tal proposito, lo studio del PSI mira ad analizzare la futura fattibilità tecnologica ed economica dei carburanti sostenibili. Al giorno d'oggi, molte di queste tecnologie si trovano ancora ad un grado di maturità tecnologica relativamente basso. Le analisi contribuiscono a elaborare una stima relativamente a quando e per quali percorsi produttivi queste tecnologie potrebbero diventare economicamente sostenibili. Così facendo queste analisi forniscono indicazioni su dove è ragionevole investire. Le dinamiche di mercato, le tasse doganali e gli impatti ambientali in dettaglio non sono stati oggetto dello studio e rimangono argomento di ulteriori ricerche.

Lo studio è stato condotto nel quadro del progetto di ricerca «SHELTERED», finanziato dall'Ufficio Federale dell'Energia (UFE), e nell'ambito del consorzio reFuel.ch, sostenuto dal programma SWEET (SWiss Energy research for the Energy Transition) dell'UFE. Il Laboratorio per l'analisi dei sistemi energetici fa parte del Centro PSI per le scienze energetiche e ambientali e del Centro per l'ingegneria nucleare.

Testo: Istituto Paul Scherrer PSI/Carolyn Kerchof

Informazioni sul PSI

L'Istituto Paul Scherrer PSI sviluppa, costruisce e gestisce grandi e complesse strutture di ricerca e le mette a disposizione della comunità di ricerca nazionale e internazionale. La sua ricerca si concentra sulle tecnologie del futuro, l'energia e il clima, l'innovazione sanitaria e i fondamenti della natura. La formazione dei giovani è una preoccupazione centrale del PSI. Per questo motivo, circa un quarto dei nostri dipendenti sono ricercatori post-dottorato, dottorandi o apprendisti. Il PSI impiega un totale di 2.300 persone, il che lo rende il più grande istituto di ricerca della Svizzera. Il budget annuale è di circa 450 milioni di franchi svizzeri. Il PSI fa parte del settore dei PF, che comprende anche il Politecnico di Zurigo e l'EPF di Losanna, nonché gli istituti di ricerca Eawag, Empa e WSL.

Contatto

Zipeng Liu
PSI Center for Energy and Environmental Sciences
PSI Center for Nuclear Engineering and Sciences
Istituto Paul Scherrer PSI

zipeng.liu@psi.ch
+41 56 310 55 91
[Inglese]

Pubblicazione originale

Global cost drivers and regional trade-offs for low-carbon fuels: a prospective techno-economic assessment
Zipeng Liu, Tom Terlouw, Patrick Frey, Christian Bauer, Russell McKenna
Energy and Environmental Science, pubblicato per la prima volta il 20.02.2026, versione definitiva pubblicata il 06.03.3036
DOI: 10.1039/D5EE05591A