L'industria aeronautica sta cercando di rendere il volo meno dannoso per l'ambiente - ma i voli a lungo raggio non inquinanti arriveranno presto? Ecco cosa sappiamo - Sarà mai possibile volare a lungo raggio senza sensi di colpa? Ecco cosa sappiamo
Sebbene il settore rappresenti attualmente circa il 2,5% delle emissioni globali di carbonio, il suo impatto climatico effettivo è in realtà più elevato, a causa dell'emissione di altri gas serra e della formazione di scie di condensazione che intrappolano il calore create dai motori a reazione. Nel frattempo, si prevede che la domanda di viaggi in aereo sia in costante aumento e che la flotta mondiale di aerei commerciali raddoppierà entro il 2042 per tenere il passo, secondo Boeing.
"Secondo la misura più comunemente utilizzata - le emissioni di carbonio - il problema del trasporto aereo è che non solo sta crescendo, ma è anche molto difficile da decarbonizzare, per cui si prevede che sarà responsabile di una quota crescente del budget mentre altri settori riducono le loro emissioni più velocemente", afferma Gary Crichlow, responsabile degli analisti commerciali della società di consulenza AviationValues. "Il cuore del problema della decarbonizzazione è che non abbiamo ancora trovato una fonte di energia non a base di carbonio che possa replicare la densità energetica del carburante per aerei alla scala, al costo, alla sicurezza e all'affidabilità di cui l'aviazione globale ha bisogno".
I voli a medio e lungo raggio sono i maggiori responsabili, in quanto rappresentano il 73% delle emissioni di carbonio dell'aviazione. Secondo l' Aviation Environment Federation, gruppo no-profit britannico che monitora l'impatto ambientale dell'aviazione, un volo di andata e ritorno da Londra a Bangkok può produrre più emissioni di quante se ne risparmierebbero seguendo una dieta vegana per un anno.
Con il perdurare della crisi climatica, le preoccupazioni per i voli a lungo raggio stanno iniziando a influenzare le scelte di viaggio, spingendo molti verso viaggi meno dannosi e più vicini a casa. Ma è naturale chiedersi quando e se sarà disponibile un volo a lungo raggio "senza sensi di colpa", che sia veramente sostenibile.
Alla ricerca di SAF
L'obiettivo dell'industria, più specificamente, è quello di raggiungere lo zero netto entro il 2050: in questo modo si ridurrebbe il più possibile l'inquinamento che riscalda il pianeta e, se rimane qualcosa, si eliminerebbero gli avanzi dall'atmosfera. Ma come pensa di arrivarci?
"Le tecnologie che stiamo considerando sono principalmente i carburanti sostenibili per l'aviazione, che oggi vengono utilizzati in misura minima, e altre due che potremmo considerare un po' più avanzate: l'elettrificazione e l'idrogeno", spiega Gökçin Çınar, professore di ingegneria aerospaziale all'Università del Michigan.
Il carburante sostenibile per l'aviazione, o SAF, è un tipo di carburante alternativo per jet che può ridurre le emissioni di carbonio fino all'80%. Ha una bassa impronta di carbonio perché di solito è prodotto da piante che hanno assorbito l'anidride carbonica (CO2) durante la loro vita. Quando viene bruciata, la CO2 viene restituita all'atmosfera, mentre la combustione del kerosene, il carburante tradizionale per aerei ricavato da combustibili fossili, rilascia la CO2 che era stata precedentemente bloccata.
Il SAF può essere creato da diverse fonti, tra cui le alghe, l'idrogeno e la cattura di CO2 direttamente dall'aria, ma nel breve termine, secondo Çınar, il SAF più promettente proviene dai rifiuti, come gli oli da cucina usati.
"Possiamo prenderli e, attraverso alcuni processi chimici, trasformarli in idrocarburi", afferma l'esperta.
"Anche il carburante per aerei è un idrocarburo e, grazie a questa somiglianza, siamo in grado di utilizzare il SAF nei motori che abbiamo oggi senza modificarli".
Tuttavia, solo una minima parte - circa lo 0,1% - di tutto il carburante utilizzato oggi è SAF, anche se la IATA, l'associazione di categoria delle compagnie aeree mondiali, spera di poter ridurre l'inquinamento climatico dell'aviazione del 65% entro il 2050. La ragione principale della lenta adozione è che è ancora più costoso, da 1,5 a 6 volte più caro del normale carburante per aerei. La riduzione del prezzo sarà possibile solo con un forte aumento della produzione e con pressioni politiche. Entrambe le cose potrebbero richiedere anni.
L'altro problema è che le normative attuali vietano ai motori dei jet di funzionare con il 100% di SAF.
"Stiamo stringendo partnership e cercando di influenzare la politica, ma attualmente il limite di miscela per il SAF è del 50%", afferma Ryan Faucett, direttore della sostenibilità ambientale della Boeing. "La cosa bella del SAF è che [utilizzando quantità fino al 50%] è stato dimostrato che si tratta di un carburante 'drop in', che non richiede alcuna modifica. Il lavoro da fare ora è quello di esaminare miscele più elevate [di SAF]. La risposta potrebbe essere che non c'è bisogno di cambiare nulla, oppure che è necessario apportare alcuni aggiornamenti a determinati componenti".
Sia Boeing che Airbus, che insieme detengono oltre il 90% della quota di mercato degli aerei commerciali, hanno confermato alla CNN che entro il 2030 tutti i loro nuovi aerei saranno compatibili con il 100% di SAF. Nel frattempo, la tecnologia disponibile viene testata. Il primo volo transatlantico alimentato al 100% da SAF è decollato il 28 novembre, operato da Virgin Atlantic da Londra a New York.
Sperare nell'idrogeno
Quando viene utilizzato per alimentare un aereo, il SAF produce comunque emissioni di CO2 come il normale carburante per jet. Per diventare privi di emissioni in volo, la tecnologia più promettente sembra attualmente essere l'idrogeno, un combustibile pulito che ridurrebbe l'inquinamento dei gas di scarico dei jet, ma che non è ancora completamente rispettoso del clima.
"Realisticamente, aerei più piccoli a idrogeno potrebbero essere introdotti a metà degli anni 2030", afferma Andreas Schäfer, professore di energia e trasporti all'University College di Londra. "Ma per l'introduzione di aerei più grandi dovremmo aspettare il 2040 o più tardi".
Alcuni aerei a idrogeno potrebbero volare anche prima, dato che diverse aziende in tutto il mondo stanno lavorando per adattare gli attuali velivoli alla tecnologia delle celle a combustibile a idrogeno, come la Cranfield Aerospace, che inizierà i voli di prova con il suo monoplano Britten-Norman Islander convertito nel 2024.
"A bordo c'è un serbatoio di idrogeno in una cella a combustibile, che converte l'idrogeno in elettricità, che poi spinge i motori elettrici a bordo", spiega Schäfer.
Ma per i viaggi a lungo raggio, gli aerei dovranno essere completamente riprogettati. "Ciò richiede progressi significativi nella tecnologia dei serbatoi", spiega Schäfer. "Al momento, la maggior parte del carburante dei jet è immagazzinato nelle ali. Ma l'idrogeno liquido è molto freddo - 253 gradi Celsius, o -423 Farenheit - quindi è necessario un serbatoio con una superficie molto ridotta per ridurre al minimo la perdita di calore e l'evaporazione. Nelle ali, la superficie sarebbe enorme e l'intera ala esploderebbe a causa dell'accumulo di pressione".
Ciò significa che i serbatoi dovrebbero essere collocati nella fusoliera, e questo comporta delle sfide tecniche. Ma se e quando questo problema sarà risolto, l'idrogeno darà i suoi frutti, dicono gli esperti.
"L'idrogeno brilla quando lo si usa su aerei più grandi", dice Çınar. "È molto leggero in termini di massa, ma occupa molto spazio. È per questo che dobbiamo pensare a nuovi progetti di aerei che abbiano spazio a sufficienza". È un momento davvero entusiasmante, perché i nuovi progetti di aeromobili che richiedono un volume maggiore per l'idrogeno potrebbero dare vita ad aerei che non assomigliano a quelli attuali".
Airbus è stata particolarmente attiva nello sviluppo e nella sperimentazione della propulsione a idrogeno. "La nostra ambizione è quella di mettere in servizio un aereo a idrogeno entro il 2035", ha dichiarato un portavoce di Airbus alla CNN. "A medio termine, crediamo che l'idrogeno abbia il potenziale per ridurre notevolmente l'impatto climatico del volo".
Nel 2020, Airbus ha rivelato diversi concept di aerei alimentati a idrogeno, tra cui un aereo tradizionale a forma di "tubo e ala" in grado di trasportare fino a 200 passeggeri e un tipo più radicale di "ala mista" di dimensioni simili, in cui le ali si fondono con il corpo principale dell'aereo. È un progetto che viene sviluppato anche da altre aziende, come la californiana JetZero, che ha l'ambizioso obiettivo di mettere in servizio un aereo ad ala mista entro il 2030. Gli ingegneri ritengono che, grazie alla sua forma innovativa, consentirà di ridurre del 50% il consumo di carburante e le emissioni.
Anche Boeing non è fuori dalla corsa, ma non vede un aereo a idrogeno per il lungo raggio come dietro l'angolo. "Abbiamo molta esperienza con l'idrogeno: siamo i principali costruttori del serbatoio principale dello Space Launch System per la NASA", dice Faucett riferendosi al razzo che alimenterà la missione lunare Artemis. "Ma costruire e certificare serbatoi di idrogeno per l'aviazione commerciale non è privo di sfide. L'idrogeno occupa molto spazio ed è difficile da contenere e spostare. Per i voli a medio e lungo raggio, non lo vediamo come fonte diretta di propulsione prima del 2040. Probabilmente, più realisticamente, nel 2050 e oltre".
Quando gli aerei a idrogeno decolleranno, saranno privi di emissioni, ma non sarà tutto qui. "È importante tenere presente che, sebbene l'idrogeno sia tecnicamente a emissioni zero dal punto di vista delle emissioni di carbonio nel momento in cui viene utilizzato, da un punto di vista planetario complessivo l'impatto ambientale della sua produzione è importante", afferma l'analista dell'aviazione Critchlow. Aggiunge che la maggior parte dell'idrogeno prodotto oggi proviene da combustibili fossili e che l'infrastruttura per immagazzinare e consegnare l'idrogeno dove è necessario per gli aerei a idrogeno deve ancora essere costruita e gestita.
Elettrico e oltre
Se il vostro sogno è un volo transatlantico a bordo di un aereo elettrico quasi silenzioso, potreste dover aspettare più a lungo di quanto pensiate: "La fisica si mette in mezzo a un certo punto con la densità energetica delle batterie e il loro peso", dice Faucett della Boeing. "Il peso della batteria viene sopportato per tutto il volo e non diminuisce man mano che la si utilizza. Dovremmo vedere cambiamenti di ordine di grandezza [nelle batterie] per poterle prendere in considerazione per i voli a lungo raggio. A questo punto, direi che si tratta di una generazione futura".
Çınar ritiene che gli aerei completamente elettrici saranno introdotti già nel 2040, ma che saranno limitati agli aerei regionali, con capacità fino a 100 passeggeri. "A più lungo termine, gli aerei widebody potrebbero integrare una leggera elettrificazione, ma l'impatto maggiore deriverebbe dall'idrogeno e dai carburanti sostenibili per l'aviazione", afferma.
Schäfer è d'accordo. "Se gli aerei elettrici entreranno in funzione nei prossimi due decenni, saranno destinati ad applicazioni di nicchia e a breve raggio", afferma Schäfer. "Per gli aerei più grandi è necessario un cambiamento radicale nella chimica delle batterie e alcune aziende che hanno presentato prospettive interessanti in questo senso hanno improvvisamente cessato di esistere. Si tratta quindi di un mercato un po' volatile". Tuttavia, alla fine potremo arrivarci, aggiunge: "Lebatterie al litio-aria [più leggere delle attuali batterie agli ioni di litio, anche se con sfide ingegneristiche intrinseche che devono ancora essere risolte] hanno un'energia specifica paragonabile a quella del carburante per aerei. Ma la strada per ottenerle sarà lunga, quasi certamente non entro il 2050".
Prima di allora, bisognerà cercare altrove. Prima del 2050, secondo Faucett, per rendere l'aviazione più sostenibile sarà probabilmente necessaria una combinazione di fattori: "Motori più efficienti dal punto di vista del carburante, aerei più efficienti dal punto di vista del carburante ed efficienza operativa".
"Stiamo collaborando con le autorità di regolamentazione e stiamo lavorando su tecnologie che ci permettano di avere rotte di volo più efficienti", afferma, aggiungendo che quest'ultimo aspetto dovrebbe ridurre il consumo di carburante - e quindi le emissioni - del 5-10%. Per quanto riguarda i voli a lungo raggio, l'esperto indica il SAF come "il più importante".
Aggiunge che l'industria ha l'opportunità di iniziare a commercializzare questi voli multi-soluzione e più sostenibili, e che l'attività di marketing dovrebbe coincidere con la preparazione degli aeromobili a funzionare con il 100% di SAF.
"Credo che assisteremo a questo passaggio entro i prossimi cinque anni: dapprima si vedranno voli dimostrativi a lungo raggio con il 100% di SAF, e poi si inizierà a vedere un servizio regolare", afferma.
"La data del 2030 è il nostro obiettivo per avere l'aereo pronto, e credo che anche la catena di fornitura sarà pronta a supportare quei voli".
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Fonte: edition.cnn.com
