Innovare soluzioni in campo energetico. Ricerca e Sviluppo: highlights

Ricerca e sviluppo sono da sempre parte integrante del DNA della ExxonMobil.
Il nostro contributo al progresso tecnologico ha aiutato a rendere disponibile l'energia essenziale alla vita moderna, dai combustibili efficienti e a ridotto impatto ambientale che alimentano il trasporto di oggi, al gas naturale che fornisce luce e calore alle case e alle imprese.

Oggi, il mondo si trova a dovere affrontare una duplice sfida: soddisfare la crescente domanda di energia e ridurre allo stesso tempo l’impatto ambientale, inclusi i rischi legati ai cambiamenti climatici. ExxonMobil è impegnata a fare la propria parte.

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Innovare soluzioni in campo energetico. Ricerca e Sviluppo: highlights

Il nostro impegno per l’innovazione in campo energetico

La ExxonMobil sta lavorando allo sviluppo della prossima generazione di soluzioni energetiche, che includono biocarburanti avanzati, cattura e stoccaggio dell’anidride carbonica, tecnologie per il gas naturale e nuovi processi per l’efficienza energetica. In aggiunta alle solide capacità interne, la ExxonMobil collabora con importanti aziende attive nel campo tecnologico e della ricerca, con laboratori e università, e altre parti impegnate nella ricerca d’avanguardia in campo energetico. Sono necessarie tutte le forme di energia – compresi il gas naturale e le energie rinnovabili come quella eolica e solare – e saranno richieste nuove tecnologie per raggiungere gli obiettivi mondiali di riduzione delle emissioni.

Ricerca e sviluppo sono nel nostro DNA

La ExxonMobil è alla ricerca di soluzioni economicamente sostenibili e applicabili su ampia scala per i tre principali settori di consumo energetico: trasporto, produzione elettrica e manifatturiero. Laddove possibile, in questi campi stiamo anche applicando tecnologie avanzate.

Biocarburanti avanzati

Gli scienziati della ExxonMobil stanno lavorando per trasformare alghe e rifiuti vegetali in biocarburanti che un giorno potrebbero essere utilizzati per il trasporto. Questi biocarburanti avanzati offrono la possibilità di raggiungere significative riduzioni di gas a effetto serra rispetto ai carburanti di oggi. Potrebbero anche notevolmente ridurre l’impatto sul suolo, sull’acqua dolce e sulle forniture alimentari rispetto ai biocarburanti tradizionali derivati dal mais o dalla canna da zucchero. Le alghe producono naturalmente oli che possono essere trasformati in un carburante rinnovabile, a basse emissioni. ExxonMobil e Synthetic Genomics, Inc. (SGI) stanno collaborando per identificare e migliorare i ceppi di alghe ad alta produzione di lipidi che mantengono, allo stesso tempo, un tasso ottimale di crescita.
La ExxonMobil sta studiando la produzione di biodiesel dalla fermentazione di zuccheri cellulosici nei residui agricoli di fattorie, segherie e similari.
Nel 2018, SGI ed ExxonMobil hanno iniziato a condurre i test sulle alghe “outdoor” presso la California Advanced Algal Facility. Il nostro obiettivo: acquisire la capacità tecnica di produrre, entro il 2025, 10.000 barili al giorno di biocarburanti da alghe.

I biocarburanti avanzati potrebbero essere il carburante del domani per il trasporto a ridotte emissioni?

I biocarburanti usati oggi sono in gran parte derivati da colture agricole. La canna da zucchero e il mais sono impiegati per la produzione di etanolo, mentre il biodiesel è prodotto da oli vegetali come quello di soia. I biocarburanti derivati da alghe e biomassa cellulosica (abbondanti rifiuti vegetali come paglia di mais e fusti di grano) potrebbero però costituire una fonte rinnovabile per carburanti che non andrebbe a interferire con le forniture alimentari o di acqua dolce. Questi biocarburanti hanno il potenziale per essere prodotti su larga scala e derivano da fonti che consumano CO2.

Dalla produzione alla combustione, ecco sette motivi importanti per cui riteniamo che la risposta possa essere affermativa. Scopri perché queste fonti di energia rinnovabile sono così promettenti.

Consumano CO2
Come tutte le piante, le fonti di biomassa cellulosica consumano anidride carbonica dall’atmosfera durante la loro crescita. Anche le alghe assorbono CO2 per crescere, usando lo stesso processo di fotosintesi.
Carburanti a più basse emissioni
Valutando l’intero ciclo di vita, biocarburanti da alghe e biomassa cellulosica emettono circa la metà dei gas a effetto serra rispetto ai carburanti derivati dal petrolio.
Alto rendimento
Sulla base della tecnologia corrente, un acro (0,4 ettari) coltivato ad alghe potrebbe produrre più di 2.000 galloni (7.570 litri) di carburante, rispetto ai 650 galloni per acro dell’olio di palma e ai 50 galloni dell’olio di soia. Stiamo lavorando per rendere le alghe ancora più produttive in futuro.
Raccolti tutto l’anno
A differenza di altre materie prime, come il mais, che viene raccolto solo una volta all’anno, le alghe possono essere raccolte ripetutamente durante il corso dell’anno.
Trasformare i rifiuti in carburante
La biomassa cellulosica è ricavata da rifiuti vegetali, quali residui di colture come fusti di mais, segatura e altri scarti del legno.
Sostenibilità alimentare
Le alghe possono essere coltivate su terreni inadatti ad altri scopi, con acqua inutilizzabile per la produzione alimentare. La biomassa cellulosica può essere ottenuta da rifiuti agricoli o biomasse legnose che non hanno impatti sulla catena alimentare.
Idonei per i motori
Il carburante derivato da alghe e materiale cellulosico può essere usato nelle automobili diesel già presenti sul mercato senza necessità di modifiche sostanziali ai motori e alle infrastrutture.

Tecnologia nel campo del gas naturale

L’abbondanza e la versatilità del gas naturale ne fanno una preziosa fonte di energia per soddisfare una grande varietà di bisogni e sostenere la transizione mondiale verso fonti di energia a minori emissioni. Il gas naturale è un combustibile ideale per generare energia elettrica in maniera affidabile e per integrare fonti rinnovabili intermittenti come il solare e l'eolico. Negli Stati Uniti, la transizione dal carbone al gas naturale nel settore elettrico ha avuto un ruolo chiave nel riportare le emissioni di CO2 ai livelli degli anni ‘90, nonostante una crescita significativa della domanda di energia. I recenti progressi tecnologici nel segmento della produzione hanno sbloccato ampie, nuove forniture di gas naturale nel Nord America che in passato era antieconomico produrre. La ExxonMobil è uno dei maggiori produttori di gas naturale negli Stati Uniti.
La ExxonMobil è impegnata a ridurre le emissioni di metano derivanti dalle proprie attività e ad incoraggiare gli altri operatori della filiera del gas naturale a fare altrettanto.
La ExxonMobil è tra i leader di settore nel campo della tecnologia del gas naturale liquefatto (GNL) che farà da traino a soluzioni energetiche a ridotte emissioni e contribuirà a rendere disponibile sui mercati mondiali l’offerta di gas naturale, fonte a combustione più pulita.

Cattura e stoccaggio dell’anidride carbonica

L'anidride carbonica può essere catturata, compressa e iniettata nel sottosuolo per esser stoccata in maniera permanente. Il Gruppo Intergovernativo sui Cambiamenti Climatici (IPCC) ha riconosciuto alla cattura della CO2 un ruolo essenziale nel raggiungimento degli obiettivi di riduzione delle emissioni globali. La ExxonMobil, in collaborazione con i propri partner del mondo accademico e del settore privato, è impegnata nella ricerca di nuovi metodi per la cattura della CO2 dai processi industriali e dalla generazione elettrica, nonché direttamente dall’atmosfera. Il nostro portfolio di ricerca abbraccia un’ampia gamma di tecnologie, compresi nuovi materiali e processi.
La ExxonMobil è sponsor del National Carbon Capture Center, un istituto di ricerca del Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti, ed è uno dei soci fondatori del Global CCS Institute.
Nel 2019, ExxonMobil e Global Thermostat hanno firmato un accordo per promuovere lo sviluppo di tecnologie innovative in grado di catturare e concentrare le emissioni di anidride carbonica provenienti da impianti industriali, incluse le centrali elettriche, e dall’atmosfera.

Tecnologia delle celle a combustibile

La ExxonMobil sta esplorando una nuova entusiasmante possibilità: usare celle a combustibile a carbonati per catturare in maniera più economica le emissioni di CO2 prodotte dalle centrali elettriche a gas. Questo nuovo approccio ridurrebbe significativamente l’energia necessaria per la cattura della CO2, è più facile da gestire rispetto a tecnologie già esistenti e può essere applicato in forma modulare in molteplici configurazioni industriali.
La tecnologia delle celle a combustibile a carbonati potrebbe rendere più sostenibile sotto il profilo economico la cattura della CO2 per i siti industriali e le centrali elettriche.
Il settore manifatturiero e quello della generazione elettrica sono responsabili di circa il 70% del totale delle emissioni di gas a effetto serra correlate all’energia.

Intensificazione dei processi

La ExxonMobil sta cercando di risolvere una grande sfida: come ridurre le emissioni dai processi manifatturieri. Un’area di interesse è l’intensificazione dei processi, ossia lo sviluppo di tecnologie d’avanguardia che potrebbero rendere la produzione molto più efficiente. Il nostro obiettivo è sviluppare nuove tecnologie di processo, che includono le membrane e altri sistemi di separazione avanzati, catalizzatori e reattori ad alta efficienza, che possano ridurre le emissioni di CO2 del 25% e oltre.
La ExxonMobil è un membro del Rapid Advancement in Process Intensification Deployment (RAPID) Institute, una partnership fra il settore pubblico e quello privato, sponsorizzata dal Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti, che mira a ridurre in maniera significativa l’intensità energetica delle operazioni dell’industria petrolifera e chimica.
Dal 2000, la ExxonMobil ha investito più di 2 miliardi di dollari per rendere i propri impianti downstream più efficienti sotto il profilo energetico, conseguendo un miglioramento del 10% dell’intensità energetica.

Come possiamo ridurre le emissioni industriali?

Il settore industriale, la cui produzione spazia dall’acciaio ai telefoni cellulari, genera circa un terzo delle emissioni globali di CO2 correlate all’energia. La ExxonMobil è attiva nella ricerca di tecnologie per l’intensificazione di processi che potrebbero ridurre significativamente le emissioni associate alla produzione manifatturiere.

La svolta tecnologica nei processi chimici

ExxonMobil e Georgia Tech hanno sviluppato una tecnologia potenzialmente rivoluzionaria che potrebbe ridurre in modo significativo le emissioni di gas a effetto serra associate alla produzione di materie plastiche attraverso l’utilizzo di un filtro molecolare, al posto di energia e calore, per svolgere un passaggio chiave all’interno del processo. Questa soluzione potrebbe essere 50 volte più efficiente delle attuali tecniche di separazione.

Altre tecnologie che possono ridurre le emissioni correlate al settore industriale includono:

Separazione a basso consumo di energia: la separazione delle molecole è una parte fondamentale della produzione di energia e di prodotti chimici. la ExxonMobil sta studiando modi per farlo utilizzando meno energia. ITQ-55 è una zeolite microporosa in grado di separare l’etilene dall’etano, passaggio chiave nella produzione di prodotti petrolchimici, agendo come una “membrana molecolare”, invece che per distillazione criogenica. Sviluppata in collaborazione con l’Instituto de Tecnologia Quimica in Spagna, potrebbe ridurre fino al 25% la quantità di energia utilizzata per depurare l’etilene. La ExxonMobil ha anche sviluppato anche una nuova tecnologia per il trattamento del gas, chiamata RapAdsorb™, che riduce sensibilmente l’infrastruttura e l’energia e necessarie per rimuovere l’acqua e la CO2 dal gas naturale.
Reattori ad alta efficienza: la ExxonMobil sta lavorando per ridurre l’energia necessaria alla trasformazione degli idrocarburi in altri prodotti utili. Le aree di attenzione sono quella dell’efficienza termica, della progettazione di reattori moderni e della miniaturizzazione dei processi.
La ExxonMobil ha sviluppato una gamma di catalizzatori ad alta efficienza che aiutano il settore della raffinazione a produrre in maniera più efficiente carburanti di alta qualità e a ridotto impatto ambientale per il trasporto. L’ultimo nato è Celestia, un catalizzatore metallico per idro-trattamento che è due volte più efficiente della maggior parte dei catalizzatori avanzati attualmente in uso.

Prodotti avanzati

La ExxonMobil sviluppa e produce una gamma di prodotti derivati dal petrolio che aiutano i consumatori a ridurre le loro emissioni di gas a effetto serra e a migliorare l’efficienza. Questi includono plastiche per il settore automobilistico resistenti e leggere che riducono il peso complessivo del veicolo, così come materiali avanzati per pneumatici, carburanti per il trasporto e lubrificanti; tutti prodotti che possono contribuire a fare andare auto e camion più lontano con un pieno.
I prodotti avanzati della ExxonMobil includono soluzioni di imballaggio che aiutano a consumare meno carburante ed evitano sprechi alimentari e materiali da costruzione che rendono case ed uffici più efficienti dal punto di vista energetico
I lubrificanti ad alte prestazioni della ExxonMobil, utilizzati in oltre 40.000 turbine eoliche in tutto il mondo, migliorano la sostenibilità perché hanno bisogno di essere sostituiti meno frequentemente, riducendo così il volume di olio usato che deve essere smaltito o riciclato.

Analisi del ciclo di vita

Il potenziale impatto ambientale di un prodotto va oltre la sua produzione ed uso, includendo anche l’acquisizione delle materie prime impiegate per la sua produzione, il trasporto e lo smaltimento. In altre parole, la stima dell’impatto ambientale di un prodotto dovrebbe riflettere il suo intero ciclo di vita. La ExxonMobil si affida ad esperti e strumenti di analisi interni per condurre valutazioni sul ciclo di vita dal punto di vista ambientale di prodotti ed attività emergenti. In questo modo è in grado di valutare quali tecnologie abbiano il potenziale per produrre i risultati rivoluzionari necessari per la transizione a un sistema energetico a basse emissioni di anidride carbonica.
La ExxonMobil collabora anche con ricercatori universitari per promuovere il progresso della scienza sull’analisi del ciclo di vita. Ha sviluppato nuovi approcci per quantificare gli impatti ambientali associati ai sistemi energetici e pubblicato i suoi risultati in riviste scientifiche sottoposte a revisione paritaria (peer review).
La ExxonMobil sviluppa tecnologie che riducono le emissioni di anidride carbonica nell’arco del ciclo di vita di un prodotto. Ad esempio, produce una gamma di prodotti avanzati, quali materiali per imballaggi in plastica leggera, che aiutano i produttori a ridurre il consumo energetico nei trasporti, le emissioni e i rifiuti.

Collaborazioni Corporate

Nella ricerca di soluzioni energetiche e ambientali, la ExxonMobil collabora con aziende che, in alcuni settori, vantano competenze complementari. Inoltre, lavora direttamente con gli utilizzatori dei prodotti in campo energetico e chimico, tra cui case automobilistiche e aziende di imballaggio, per sviluppare nuovi prodotti che riducano il consumo di energia e le emissioni.
ExxonMobil e IBM sono impegnate in una ricerca congiunta sull’uso dell’informatica quantistica per lo sviluppo di tecnologie di prossima generazione per il settore energetico e manifatturiero.
Scienziati della ExxonMobil collaborano direttamente con una serie di case automobilistiche per sviluppare fluidi e lubrificanti formulati specificatamente per soddisfare le particolari esigenze dei veicoli elettrici.

In che modo la ExxonMobil alimenta le future scoperte in campo energetico?

Nessuna singola azienda o ente è in grado di sviluppare le innovazioni necessarie per affrontare le sfide energetiche e ambientali del mondo. Ecco perché la ExxonMobil si avvale di una vasta rete per la ricerca di nuove tecnologie in campo energetico collaborando, a livello mondiale, con università, laboratori, altre aziende e centri di innovazione.

Ricerca in-house

Il programma di Ricerca e Sviluppo della ExxonMobil si estende su una vasta gamma di aree d’interesse, compresi i catalizzatori e altri materiali avanzati, la modellazione computazionale e l’ingegneria di processo. Inoltre, la ExxonMobil è tra i leader nella ricerca sul clima da oltre quarant’anni. I risultati sono costantemente riportati in pubblicazioni sottoposte a revisione paritaria (peer review).
La ExxonMobil ha laboratori di ricerca e tecnologia in diverse parti del mondo. I principali centri di ricerca e sviluppo si trovano in New Jersey e in Texas, e altri in Belgio, Canada, Cina, Malesia, India e Qatar.
Le innovazioni della ExxonMobil sono rese possibili da capacità di analisi dati e di computazione di altissimo livello. La ExxonMobil è uno dei soci fondatori del U.S. Oil and Gas Blockchain Consortium che studia come le tecnologie blockchain possono essere applicate nell’industria petrolifera e del gas.

Università e laboratori

La ExxonMobil lavora con circa 80 università nel mondo per studiare la prossima generazione di soluzioni energetiche e ambientali.

Il fulcro di queste collaborazioni è l'investimento in cinque centri per l’energia: il MIT Energy Initiative, la Princeton E-ffiliates Partnership, la Stanford Strategic Energy Alliance, l’University of Texas Institute e il Singapore Energy Center diretto dalla Nanyang Technological University e dalla National University of Singapore. La ExxonMobil ha stanziato 175 milioni di dollari per finanziare la ricerca in campo energetico in questi centri.

Nel 2019, la ExxonMobil ha costituito una partnership con il National Renewable Energy Laboratory e il National Energy Technology Laboratory, entrambi facenti capo al Dipartimento per l’Energia degli Stati Uniti, per ricercare e sviluppare congiuntamente sistemi e tecnologie a ridotte emissioni per il settore energetico.

Questa collaborazione senza precedenti si concentrerà sui biocarburanti di prossima generazione, sulla cattura della CO2, sulla valutazione del ciclo di vita e su altre aree promettenti.

Ulteriori informazioni (in inglese)

Oltre la ricerca e lo sviluppo: politiche e azioni

Far fronte alla doppia sfida è una questione globale che richiede la collaborazione di governi, imprese, consumatori e altri stakeholders. La ExxonMobil si è espressa in favore di un prezzo sulle emissioni di CO2 applicato al sistema economico in maniera trasversale.

La ExxonMobil è membro del Climate Leadership Council che promuove una tassa sul carbonio i cui ricavi verrebbero ridistribuiti ai cittadini americani. Nel 2018, la ExxonMobil ha aderito alla Oil and Gas Climate Initiative, un’iniziativa volontaria che rappresenta più di una dozzina fra i maggiori produttori di petrolio e gas al mondo che collaborano alla ricerca di soluzioni per mitigare i rischi dei cambiamenti climatici. La ExxonMobil continua a sostenere l’Accordo di Parigi come un importante contesto per far fronte a tali rischi.

La ExxonMobil ha un accordo con la società Orsted A/S per l’acquisto di 500 megawatt di energia eolica e solare per le proprie attività nell'area occidentale del Texas. Questo ha reso la ExxonMobil una fra le prime 10 aziende acquirenti di energia eolica e solare nel 2018.
La ExxonMobil è socio fondatore dell’Alliance to End Plastic Waste, una collaborazione di circa 30 aziende globali che operano nella value chain delle materie plastiche con l’obiettivo di sviluppare modi efficaci per ridurre al minimo e gestire i rifiuti della plastica e promuovere soluzioni per le plastiche usate.