WiDE: Prolungare la durata del diesel in un mondo in decarbonizzazione

Il trasporto rappresenta circa un quinto delle emissioni globali di CO2, con il trasporto su strada da solo responsabile di tre quarti di queste emissioni.

La maggior parte di queste emissioni del trasporto su strada proviene da veicoli passeggeri come automobili e autobus, seguiti da camion per il trasporto merci. Mentre la benzina è il carburante più comune per i veicoli leggeri, il diesel è il carburante principale per i veicoli commerciali come camion e autobus.

Ciò è dovuto al fatto che questa miscela di idrocarburi ottenuta dalla distillazione del petrolio grezzo ha una maggiore efficienza del motore.

Il diesel ha in realtà una efficienza del carburante dal 25% al 35% migliore rispetto alla benzina, rendendolo l’opzione migliore per i veicoli commerciali. Oltre a offrire una migliore economia di carburante, i motori diesel forniscono una migliore accelerazione e capacità di traino e trasporto, richiedono meno manutenzione e offrono una maggiore durata.

Ma allo stesso tempo, il diesel è uno dei maggiori contributori all’inquinamento atmosferico attraverso inquinanti come fuliggine, monossido di carbonio (CO), ossidi di azoto (NOx), ossidi di zolfo (SOx), idrocarburi (HC) e particolato (PM).

I motori diesel emettono anche anidride carbonica (CO2), che, sebbene non sia tossica come altri gas, è un significativo gas serra. I dati mostrano che il consumo di carburante diesel ha rappresentato circa il 25% delle emissioni totali di CO2 del settore dei trasporti negli Stati Uniti nel 2022.

Per contribuire a ridurre gli effetti negativi del carburante diesel sulla nostra salute e sull’ambiente, i ricercatori della Federal University of Technology Owerri (FTO) in Nigeria hanno rivolto l’attenzione alla tecnologia Water-in-Diesel Emulsion (WiDE) e l’hanno identificata come una strategia promettente per ridurre l’inquinamento dei motori diesel¹ mantenendo, o addirittura migliorando, le loro prestazioni.

Emissioni diesel: Perché rimangono una grande sfida di inquinamento

Come importante fonte di emissioni nocive, i motori diesel comportano seri rischi per la salute, come problemi respiratori e cardiovascolari. Contribuiscono inoltre a problemi ambientali come smog, piogge acide e riscaldamento globale.

Per mitigare l’impatto ambientale dei motori a accensione per compressione, i moderni motori diesel utilizzano varie tecnologie di controllo delle emissioni, come i catalizzatori di ossidazione diesel (DOC), la riduzione catalitica selettiva (SCR), la ricircolazione dei gas di scarico (EGR) e i filtri antiparticolato diesel (DPF).

Sebbene queste tecnologie possano aiutare a ridurre le emissioni, non lo fanno completamente e, inoltre, aumentano il costo e la complessità dei motori.

Ad esempio, il DOC riduce efficacemente CO e HC ma ha un effetto minimo sulle emissioni di particolato e NOx, mentre il DPF è efficace nella riduzione delle emissioni di particolato ma non affronta CO o NOx, che possono essere ridotti efficacemente dall’EGR a basso costo, ma può aumentare leggermente le emissioni di particolato.

Esistono altre alternative, come il biodiesel, derivato dalla biomassa, che ha avuto successo nella riduzione significativa di PM, CO e HC, ma può comunque aumentare le emissioni di NOx.

La formazione di NOx e PM, come hanno osservato i ricercatori della FTO nel loro studio, dipende dalla temperatura e mostra una relazione inversa, il che significa che ridurre uno spesso aumenta l’altro.

Una soluzione a questo problema è introdurre acqua nella camera di combustione, il che riduce sostanzialmente sia le emissioni di NOx sia quelle di PM. Ora, esistono diversi modi per introdurre acqua nei motori diesel. Questo include la fumigazione dell’acqua nel collettore di aspirazione (FWIM) e l’iniezione d’acqua (DWI), che riducono le emissioni di NOx e PM ma possono aumentare le emissioni di HC e CO.

C’è un altro modo semplice ma efficace per ridurre l’inquinamento dei motori diesel, ed è l’emulsione acqua-nel-diesel (WiDE).

WiDE: Prolungare la durata del diesel in un mondo in decarbonizzazione

Mescolare acqua nel diesel, facilitato dai tensioattivi, mostra effetti positivi sulla riduzione delle emissioni, sulle prestazioni del motore e sull’efficienza della combustione. Questa tecnica può effettivamente ridurre le emissioni di particolato e NOx di oltre il 60% mantenendo le prestazioni elevate, o talvolta migliorando l’efficienza del motore.

Questa opzione più pulita, che abbassa la temperatura di combustione, riduce la durata della combustione ad alta temperatura, aumenta il impulso del getto e migliora l’economia di carburante, funziona nei motori diesel esistenti senza modifiche.

Technologia WiDE: Come l’emulsione acqua-nel-diesel riduce le emissioni e migliora le prestazioni

Quando mescolato correttamente, il diesel tende a galleggiare in superficie perché è più leggero dell’acqua. Un carburante emulsionato, tuttavia, è una miscela di due liquidi immiscibili che non possono mescolarsi completamente, con una sostanza distribuita nell’altra. Pertanto, l’emulsione viene creata usando tecniche ad alta energia con l’aiuto dei tensioattivi.

Perché il motore diesel funzioni con carburante emulsionato, il tempo di stabilità del WiDE è critico, poiché una diminuzione della stabilità dell’emulsione durante il funzionamento del motore impatterà negativamente il sistema di combustione e causerà un guasto prematuro del motore.

Sostanze chimiche speciali chiamate tensioattivi svolgono un ruolo essenziale nel mantenere diesel e acqua mescolati uniformemente. Creano emulsioni stabili riducendo la tensione superficiale tra i due, legandoli efficacemente insieme.

Quindi, nella tecnologia WiDE, piccolissime gocce d’acqua vengono mescolate al carburante diesel e si aggiungono tensioattivi per mantenerle uniformemente distribuite, consentendo all’emulsione di rimanere stabile fino a 60 giorni. Quando questa combinazione brucia all’interno del motore, le gocce d’acqua vaporizzano rapidamente, innescando un fenomeno noto come “micro-esplosione” che frammenta il carburante in particelle più fini.

Ciò migliora la miscelazione di aria e carburante durante la combustione, abbassando le temperature di picco e riducendo la formazione di ossidi di azoto. La combustione completa riduce anche le emissioni di fuliggine e PM.

Considerato il potenziale di questa semplice tecnica per ridurre significativamente l’inquinamento dei motori diesel, senza richiedere una riprogettazione del motore, i ricercatori di FUTO hanno esaminato più a fondo la tecnologia e la sua promessa come percorso rapido verso un uso più pulito del diesel analizzando studi da tutto il mondo.

Secondo gli studi esaminati nell’analisi WiDE, far funzionare i motori diesel con WiDE può ridurre drasticamente le emissioni nocive. In particolare, le emissioni di NOx sono diminuite del 67% e il PM del 68% rispetto al diesel standard, “posizionandolo come un carburante alternativo più pulito per i motori diesel.”

Oltre ai vantaggi ambientali, diversi esperimenti hanno segnalato benefici in termini di prestazioni. Ciò include miglioramenti nell’efficienza termica del freno (BTE), che misura l’efficacia del sistema nel convertire il carburante in lavoro utile. Inoltre, studi su altre caratteristiche di prestazione del motore, come potenza di frenata, BSFC e coppia, mostrano risultati promettenti con WiDE.

Quindi, non solo i motori WiDE producono scarichi più puliti, ma utilizzano anche il carburante in modo più efficiente.

“Le emulsioni acqua-nel-diesel sono un modo pratico ed economico per rendere i motori diesel più puliti,” ha dichiarato l’autore principale Dr. Chukwuemeka Fortunatus Nnadozie. “Poiché la tecnologia non richiede la riprogettazione del motore, offre un percorso immediato verso emissioni più basse sia nei paesi in via di sviluppo che in quelli sviluppati.”

Nel frattempo, un’analisi dell’importanza dei tensioattivi ha rivelato che la scelta del tensioattivo giusto e della sua concentrazione è fondamentale per la stabilità dell’emulsione, che influisce sia sulle prestazioni sia sulla sicurezza del carburante.

I ricercatori hanno scoperto che più tensioattivi forniscono i migliori risultati, migliorando sia la stabilità della miscela di carburante sia la qualità della combustione all’interno del motore.

Nonostante i risultati incoraggianti, i ricercatori hanno sottolineato la necessità di ulteriori lavori, concentrandosi sulla raffinazione delle combinazioni di tensioattivi e sulla valutazione degli effetti a lungo termine dell’emulsione sui componenti del motore.

Ancora più importante, WiDE può offrire un modo pratico per ridurre l’inquinamento dei motori attualmente operativi e contribuire ad altre tecnologie pulite anziché sostituire soluzioni più pulite a lungo termine. Combinare questo approccio al carburante con biodiesel e sistemi avanzati di controllo delle emissioni, secondo il team, può aiutare a sostenere obiettivi più ampi di clima e qualità dell’aria.

“Questa tecnologia può colmare il divario tra l’uso convenzionale del diesel e un futuro energetico più pulito,” ha affermato il coautore Professor Emeka Emmanuel Oguzie. “Con una corretta formulazione e test, potrebbe diventare una parte importante del trasporto sostenibile e dei sistemi di energia industriale.”

Alternative al diesel: carburanti a basse emissioni e soluzioni di trasporto pulito

La tecnologia WiDE è solo una delle tante modalità con cui il settore dei trasporti può affrontare le limitazioni del diesel. La ricerca di alternative più pulite ha portato a una gamma di carburanti e tecnologie di propulsione che possono aiutare l’industria a raggiungere la decarbonizzazione a lungo termine. Una via promettente per ridurre le emissioni è il biodiesel e il diesel rinnovabile, derivati dalla biomassa.

Il biodiesel è prodotto tramite transesterificazione di oli vegetali come olio di soia, olio di girasole, olio di colza e olio di palma, grassi animali provenienti da impianti di lavorazione della carne e olio da cucina riciclato dei ristoranti. Le alghe sono un’altra promettente fonte di materia prima biomassa.

Il diesel rinnovabile è simile al biodiesel ma è un idrocarburo chimicamente equivalente al diesel di petrolio.

L’idrogeno è un’altra soluzione per limitare le emissioni di gas serra dei veicoli a motore tramite motori a combustione interna a idrogeno (H2ICE) e celle a combustibile a idrogeno (FCEV). Entrambi possono alimentare i veicoli usando un carburante a zero emissioni di carbonio.

Per quanto riguarda gli H2-ICE, i tradizionali motori a combustione interna utilizzano idrogeno al posto di diesel o benzina.

I FCEV generano elettricità dall’idrogeno usando un dispositivo chiamato cella a combustibile, dove l’idrogeno si combina con l’ossigeno per produrre elettricità che alimenta il motore elettrico, proprio come un veicolo elettrico.

Mentre i motori a combustione interna sono più efficienti sotto carichi elevati, rendendo gli H2-ICE la scelta più adatta per i camion pesanti, i FCEV sono più efficienti a carichi più bassi, rendendoli ideali per camion di soccorso o camion miscelatori di calcestruzzo.

Sia gli H2-ICE sia i FCEV hanno profili di emissioni simili, ma mentre i primi possono produrre NOx e tracce di CO2, i secondi producono solo vapore acqueo.

Di conseguenza, diversi produttori automobilistici stanno perseguendo attivamente piani FCEV, tra cui BMW Group, Toyota e Hyundai Motor. Recentemente, Alpine ha anche presentato la sua supercar concettuale a idrogeno, l’Alpine Alpenglow, che produce 740 CV a 7.600 rpm, raggiunge un regime massimo di 9.000 rpm e tocca i 205 mph.

Ma come recentemente condiviso, l’idrogeno presenta costi propri e ostacoli infrastrutturali che devono essere affrontati con il supporto politico, investimenti e partnership pubblico-privato per favorire l’adozione.

Poi ci sono i carburanti sintetici, o e-fuel, prodotti usando carbonio catturato e idrogeno verde. Questo carburante alternativo è creato tramite processi chimici. La maggior parte dei carburanti sintetici è stata prodotta trattando fonti di combustibili fossili esistenti, come la conversione del gas naturale in oli combustibili, la liquefazione del carbone per trasformarlo in diesel e benzina, e più recentemente la conversione di legno o rifiuti animali in oli combustibili.

Tuttavia, queste opzioni utilizzano carbonio solido o sequestrato, il che significa che rilasciano CO2 nell’atmosfera. Gli e-fuel eliminano questo problema rimuovendo la dipendenza dai combustibili fossili, consentendo la decarbonizzazione dei settori ad alta intensità energetica.

Questi carburanti sono prodotti estraendo CO2 dall’atmosfera, e se le emissioni rilasciate durante la combustione sono equivalenti al CO2 utilizzato per produrli, allora questo metodo è considerato carbon neutral.

Per sintetizzare e-fuel, il CO2 viene ottenuto tramite cattura dall’aria, che aspira CO2 direttamente dall’atmosfera ambientale usando solventi liquidi o sorbenti solidi, oppure catturando CO2 emesso da altri processi industriali. Il CO2 catturato viene poi combinato con idrogeno e sottoposto a temperature e pressioni elevate che lo convertono in idrocarburi.

Insieme, queste soluzioni stanno contribuendo a mitigare l’impatto ambientale del diesel e a spianare la strada per un futuro di trasporto più pulito e sostenibile.

Investire in tecnologie più pulite

Cummins Inc (CMI ) è uno dei principali produttori mondiali di motori diesel e a gas naturale, soprattutto per camion pesanti e applicazioni industriali.

L’azienda sta investendo attivamente in tecnologie di decarbonizzazione, inclusi motori a idrogeno, celle a combustibile e sistemi avanzati di post-trattamento. Attraverso la sua strategia “Destination Zero”, Cummins sta lavorando a migliorare l’efficienza e le emissioni del diesel a breve termine, mentre scala soluzioni a zero emissioni per il lungo termine.

L’azienda globale di soluzioni energetiche opera attraverso alcuni segmenti chiave.

Il segmento Components progetta e produce assali, freni, linee di trasmissione e sistemi di sospensione, mentre il segmento Power Systems si concentra su alternatori e gruppi di generatori di potenza primaria. Il segmento Accelera produce e supporta sistemi di potenza elettrificati, incluse tecnologie di batterie, celle a combustibile e propulsori elettrici, nonché tecnologie di produzione di idrogeno. Poi c’è il segmento Engine, che produce una gamma di motori alimentati a gas naturale e diesel, mentre il segmento Distribution supporta sistemi di generazione di energia, motori ad alta potenza e motori pesanti e di media potenza.

Bilanciare l’innovazione diesel con gli obiettivi di transizione energetica a lungo termine ha aiutato le azioni CMI a guadagnare il 6,65% YTD e il 68,78% nell’ultimo anno, ora scambiate a $543,42. Con una capitalizzazione di mercato di $75 miliardi, Cummins ha un EPS (TTM) di 20,51 e un P/E (TTM) di 26,54. Paga un rendimento da dividendo dell’1,47%.

Per quanto riguarda la posizione finanziaria dell’azienda, Cummins ha registrato $33,7 miliardi di ricavi per l’intero 2025. I segmenti Distribution e Power Systems hanno raggiunto vendite e redditività record lo scorso anno, spinti da una “solida domanda di energia di backup per i data center.” Il suo reddito netto GAAP per il periodo è stato di $2,8 miliardi, e l’EPS diluito era $20,50.

Il dividendo in contanti è stato aumentato per il 16° anno consecutivo, con Cummins che ha restituito poco più di $1 miliardo agli azionisti tramite dividendi.

Questi “forti risultati operativi” sono arrivati “nonostante la continua debolezza nei mercati dei camion in Nord America,” con la CEO Jennifer Rumsey che ha dichiarato: “Il 2025 ha segnato un anno storico per Cummins poiché abbiamo compiuto progressi significativi nell’avanzare le priorità strategiche chiave continuando a migliorare le prestazioni ciclo dopo ciclo.”

Per l’intero anno 2025, Cummins ha anche riportato $458 milioni, o $3,28 per azione diluita, in oneri legati al business degli elettrolizzatori all’interno di Accelera. Questa azione è stata intrapresa come parte di una revisione strategica avviata in risposta ai cambiamenti nelle aspettative di adozione dell’idrogeno, per snellire le operazioni e ridurre i costi continui alla luce di una prospettiva di domanda più debole.

Nel frattempo, per il Q4 del 2025, Cummins ha registrato ricavi di $8,5 miliardi, reddito netto GAAP di $593 milioni e EPS diluito di $4,27.

Per segmento, le vendite di Accelera sono aumentate di più, del 31% a $131 milioni, a causa del tempismo delle installazioni di elettrolizzatori, seguite da Power Systems, che è aumentato dell’11% a $1,9 miliardi, spinto da una maggiore domanda di generazione di energia, in particolare nei mercati dei data center in Nord America, Cina e Asia Pacifico.

La domanda di prodotti per la generazione di energia, soprattutto per le applicazioni dei data center, ha anche contribuito ad aumentare le vendite nel segmento distribution del 7% a $3,3 miliardi. Al contrario, le vendite del segmento components sono diminuite del 7% a $2,4 miliardi a causa di una minore domanda di camion di media e grande cilindrata negli Stati Uniti, ma hanno registrato una domanda più forte in Europa e Cina. Nel frattempo, la minore domanda di camion di media e grande cilindrata negli Stati Uniti e Messico ha portato a un calo del 4% nelle vendite del segmento engine.

Ora, per l’anno corrente, l’azienda prevede che i ricavi aumenteranno tra il 3% e l’8%, con piani per continuare a generare un forte flusso di cassa operativo e restituire il 50% del flusso di cassa operativo agli azionisti a lungo termine.

“Nel 2026, prevediamo che la domanda sarà leggermente migliore nei mercati dei camion su strada in Nord America, in particolare nella seconda metà dell’anno, accompagnata da una continua forza nei mercati di generazione di energia per data center. Cummins rimane ben posizionata per investire nella crescita futura, fornire risultati finanziari solidi e restituire liquidità agli azionisti nel 2026.” – Rumsey

Ultime notizie e sviluppi sulle azioni di Cummins Inc. (CMI)

Conclusione

Pur essendo fondamentali per numerose industrie grazie alla loro durata, alta efficienza e notevole coppia, i motori diesel sono anche una grande fonte di emissioni nocive, tra cui NOx, PM, CO, HC e SO2, che comportano seri rischi per la salute e sono incompatibili con gli obiettivi globali di clima e qualità dell’aria.

La tecnologia Water-in-Diesel Emulsion (WiDE) rappresenta una soluzione convincente. Riducendo significativamente le emissioni nocive senza richiedere la riprogettazione del motore, offre un percorso pratico ed economico verso una combustione più pulita.

Pur non essendo un sostituto permanente per le tecnologie a zero emissioni, WiDE può svolgere un ruolo di transizione cruciale. Quando combinato con altre innovazioni come le miscele di biodiesel e i nuovi carburanti puliti, aiuta a colmare il divario tra la dipendenza dal diesel tradizionale e un futuro energetico sostenibile.

Riferimenti

^{1. Nnadozie, C. F., Onuoha, C. P., Oguzie, E. E., & Emereibeole, E. I. (2025). Progressi nelle strategie di riduzione delle emissioni diesel: un focus sulla tecnologia dell’emulsione acqua-nel-diesel. Carbon Research, 4, 45. https://doi.org/10.1007/s44246-025-00210-y}