Una sessione di domande e risposte con i responsabili tecnici dell'IMCD
Abbiamo incontrato Francisco Alves, responsabile tecnico per gli oli motore e il dott. Andrew Gelder, responsabile dello sviluppo tecnico per i lubrificanti presso IMCD L&E per discutere delle tendenze nella lubrificazione automobilistica, dell'impatto della mobilità elettrica e della conseguente necessità di nuovi fluidi.
Francisco Alves
Andrew Gelder
Oggi, assistiamo a una tendenza crescente nella lubrificazione dei motori verso oli a bassa viscosità e alle dichiarazioni di risparmio di carburante - quali sono i driver per questo?
Francisco: Sebbene il risparmio di carburante sia già di per sé un obiettivo valido, in questi giorni l'attenzione è ovviamente rivolta alla riduzione delle emissioni. Un modo per bruciare meno carburante è ridurre la viscosità dei lubrificanti. La viscosità misura la resistenza di un fluido al movimento o, in altre parole, la quantità di energia necessaria per far muovere un fluido. Minore è la viscosità, minore è l'energia necessaria, il che significa che abbiamo bisogno di meno carburante.
Quali sono le considerazioni importanti per la formulazione con oli a bassa viscosità?
Francisco: Tutti i componenti di un lubrificante devono essere rivalutati.
Innanzitutto, sono necessari nuovi oli base, poiché le soluzioni precedenti sono spesso troppo viscose per soddisfare i requisiti attuali. Al momento, gli oli base del Gruppo III sono ampiamente utilizzati in tutto il settore: si tratta essenzialmente di una versione trattata chimicamente degli oli base di generazione precedente che offrono prestazioni molto migliori. Un'altra opzione sono le poli-alfa olefine (PAO), che sono idrocarburi sintetici e possono essere adattati a diverse applicazioni.
Successivamente, aggiungiamo un modificatore di viscosità (VM), che ci consente di raggiungere i gradi di viscosità richiesti. Anche la chimica dei VII (Viscosity Index Improvers) è cambiata e ora utilizziamo nuovi copolimeri di stirene isoprene innovativi, per contribuire a garantire avviamento e funzionamento a freddo affidabili e una maggiore stabilità al taglio per oli che rimangono inalterati. Questi modificatori di viscosità mantengono anche la protezione dall'usura, il controllo della fuliggine, la pulizia del motore e consentono una maggiore capacità di drenaggio.
Infine, è essenziale garantire pacchetti di additivi robusti in ogni formulazione. Questi servono a proteggere l'olio base e ad offrire una migliore protezione alle parti mobili del motore, aiutando nel contempo a disperdere e contenere le impurità che si generano mentre il motore è in funzione.
Quali altre strategie possono essere utilizzate per ridurre le emissioni?
Francisco: In tutto il settore, le aziende hanno installato dispositivi di trattamento dei gas di scarico che, per dirla semplicemente, purificano i gas di scarico a un certo livello. Tuttavia, abbiamo scoperto che la chimica degli additivi lubrificanti potrebbe compromettere la funzionalità di questi dispositivi, il che ci ha rimandato al tavolo da disegno. Abbiamo esaminato nuove sostanze chimiche, con un «SAPS» ridotto, il che significa un contenuto inferiore di ceneri solfatate, fosforo e zolfo. Prevediamo che la ridotta quota SAPS del mercato degli oli motore continuerà a crescere rapidamente dal 25% nel 2016 al 70% nel 2025.
Entro il 2025 prevediamo che i gradi di risparmio di carburante rappresenteranno il 40% del mercato degli oli motore rispetto al 10% registrato nel 2016.
Soluzioni a cui prestare attenzione:
- I PAO a bassa viscosità e bassa volatilità soddisfano l'esigenza di ridurre la viscosità del lubrificante mantenendo una bassa volatilità.
- Additivi SAPS ridotti
- Styrene Isoprene VM
L'elettrificazione del trasporto è diventata una priorità assoluta nel passaggio a un futuro a basse emissioni di carbonio. Come vedi che si evolverà nel prossimo decennio?
Andrew: Nel 2015 c'erano meno dell'1% di veicoli elettrici (EPV) a livello globale. Entro il 2020 questa percentuale era salita al 2,5%, il che equivale a oltre due milioni di veicoli2, e si prevede che entro il 2030 raggiungerà circa il 30%. In IMCD sappiamo che sarà essenziale fornire ai nostri clienti il giusto supporto per affrontare questo cambiamento epocale nel comportamento dei consumatori. Non è ancora del tutto chiaro quale tipo di trasmissione diventerà prevalente, poiché oggi l'auto ibrida (in parte a batteria/in parte con motore a combustione interna) è la principale attrazione del settore. Tuttavia, poiché la tecnologia delle batterie continua a migliorare, prevediamo che il veicolo elettrico a batteria (BEV) diventi l'opzione di riferimento nei prossimi anni.
Quali cambiamenti sta vedendo l'IMCD nel settore dei lubrificanti a sostegno del passaggio alla trazione elettrica?
Andrew: Tradizionalmente, un'auto è alimentata principalmente da olio motore più olio per trasmissioni, forse anche olio per assi, additivi per carburanti, grassi e altri prodotti ausiliari. In un veicolo puramente elettrico, l'olio motore diventa superfluo, così come gli additivi per i carburanti. Tuttavia, vi è ancora una forte necessità di fluidi di trasmissione, grassi e altri componenti. Il ruolo del fluido di trasmissione sta diventando sempre più complicato, poiché molti circuiti elettrici di un EPV entrano in contatto con esso. Ciò significa che deve essere in grado di gestire il raffreddamento dei motori elettrici e le alte tensioni, il che rende importanti la conduttività dei fluidi e la protezione dei circuiti. La compatibilità con i metalli, in particolare il rame, diventa essenziale e il fluido deve essere compatibile con molti nuovi materiali, principalmente plastica, che verranno incorporati nella trasmissione.
La nuova tecnologia delle batterie è inoltre sensibile alla temperatura e spetta al fluido di trasmissione mantenere il profilo di temperatura affinché il sistema funzioni in modo efficiente. La viscosità è fondamentale anche per questa gestione termica.
Infine, il nuovo veicolo elettrico sarà molto silenzioso rispetto al suo predecessore ICE e il rumore, le vibrazioni e la durezza (NVH) negli ingranaggi e nei cuscinetti diventeranno un fattore più importante con cui il fluido deve far fronte. Il controllo dell'attrito tramite additivo ha un ruolo importante da svolgere nell'affrontare questo problema.
Soluzioni a cui prestare attenzione:
- Oli base PAO e del Gruppo III ed esteri altamente specifici per il controllo termico e la bassa conduttività associati a batterie e motori elettrici.
- Componenti additivi che offrono alte prestazioni (ad es. protezione dalla corrosione superiore, prestazioni di attrito uniformi per i vantaggi del gruppo propulsore NVH) garantendo al contempo la compatibilità con nuovi materiali, con caratteristiche elettriche adeguate e adatto alla gestione termica