Volare è oggi una possibilità ovvia, un normale modo di spostarsi lungo grandi distanze: mentre prima prendere un aereo era un evento speciale, e comunque non accessibile a tutti, adesso è usuale prendere un volo per passare un fine settimana divertente.

Stando ai dati diffusi da IATA (International Air Transport Association) i viaggi aerei, negli anni, sono continuamente aumentati: nel 2019 volavano circa 4 miliardi di passeggeri l’anno, e si stima che entro il 2036 questo numero raddoppi; inoltre, il tasso di passeggeri aumenta del 5% annuo. Il trasporto aereo contribuisce con il 2% al totale globale delle emissioni di gas serra, ed il trend sembra essere in aumento.

Il traffico aereo pone, tuttavia, una serie di problemi ambientali, legati ai vari tipi d’inquinamento generati dagli aerei – tra cui il rumore, l’inquinamento atmosferico, l’emissione di gas serra. Molti movimenti ambientalisti denunciano l’insostenibilità del settore aereo, sostenendo che una sua riconversione ecologica è irrealistica e che, dunque, bisognerebbe semplicemente rinunciare a volare, ripiegando su mezzi di trasporto meno impattanti.

D’altro canto, le compagnie aeree stanno maturando una crescente consapevolezza della necessità di riconvertirsi, andando incontro alle richieste sempre più pressanti dei consumatori. Compagnie come Boeing e Airbus, giganti del settore a livello mondiale, stanno perciò investendo sempre più nella ricerca, con l’obiettivo di ridurre significativamente le “esternalità negative” legate ai costi ambientali del volo civile e commerciale. Per fare il punto dello stato delle ricerche, ci siamo rivolti al prof. Ugo Galvanetto, docente di “Costruzioni e strutture aerospaziali” all’università di Padova.

I movimenti ambientalisti hanno sottolineato l’insostenibilità del traffico aereo, incentivando i singoli ad evitare il più possibile di volare per ridurre l’impatto ambientale: nei paesi nordici si parla addirittura di flygskam, “vergogna di volare”. Ma è davvero sostenibile, dal punto di vista sociale ed economico, l’abbandono dell’aereo come mezzo di trasporto? Può essere una valida alternativa, invece, un ricorso più oculato e consapevole a questo mezzo?

"Il problema della conservazione dell’ambiente è sicuramente una delle sfide più gravi che il genere umano si trova ad affrontare, e un aspetto di grande importanza in questo ambito riguarda la produzione dei gas serra. Data la rilevanza della posta in gioco, non si può però affrontare la questione in termini esclusivamente emotivi, anche se le emozioni sono alla base del meccanismo che ci spinge ad agire, e svolgono quindi un ruolo per lo più positivo.

I dati disponibili sono spesso incerti e discutibili, perché si tratta di valutazioni molto complesse e che possono cambiare a seconda dei parametri considerati. Una delle stime più citate è quella del’IPCC che si basa sui dati del 2010, secondo la quale il 14% delle emissioni di gas serra nel mondo è dovuta ai vari sistemi di trasporto. Limitando quindi la nostra attenzione al settore trasporti, un dato attendibile riguarda gli Stati Uniti, dove il trasporto aereo è molto utilizzato, e rappresenta il 9% delle emissioni di gas serra del settore. Considerando dunque validi questi due dati il trasporto aereo contribuirebbe a meno del 2% dei gas serra prodotti sulla terra. Questa stima è affetta da una grande incertezza, ma sembra comunque consigliare di concentrare gli sforzi per ridurre le emissioni nocive anche su altri settori.

Nonostante ciò, i ricercatori e i costruttori del settore aeronautico sono pienamente consapevoli delle necessità ambientali e stanno sviluppando nuovi materiali e nuovi sistemi propulsivi per ridurre la carbon footprint dell’aviazione civile".

Le maggiori compagnie aeree mostrano una crescente sensibilità verso la questione ambientale: aumentano, infatti, gli studi e le ricerche vòlte ad accelerare una transizione ecologica del settore. Vi sono varie prospettive, tra cui l’efficientamento del parco mezzi già esistente, la ricerca di nuovi carburanti (come i biocombustibili) e lo sviluppo di aerei elettrici che saranno idealmente a “emissioni zero”. Quale di queste prospettive è la più promettente, e quali problemi si pongono nel tradurre in realtà questi progetti? I maggiori ostacoli sono di tipo tecnologico o, piuttosto, di tipo politico (con riferimento, soprattutto, al problema degli investimenti nella ricerca)?

"Il sistema industriale e quello della ricerca del settore aeronautico sono molto sensibili a tutte le forme di inquinamento dovute al trasporto aereo: non solo alla produzione di gas serra, ma anche alla generazione di rumore, alla possibilità di riciclare o meno i materiali degli aerei dismessi e così via. Per quanto riguarda la diminuzione dell’inquinamento dovuto alla propulsione, il primo sforzo che si sta compiendo è quello di rendere meno pesanti gli aerei fabbricandoli con nuovi materiali più leggeri. Sia il Boeing 787 che l’Airbus 350 sono realizzati facendo ampio ricorso ai materiali compositi avanzati, più leggeri dei tradizionali metalli. Di conseguenza un ammodernamento delle flotte delle compagnie aeree comporterebbe, a parità di traffico, una diminuzione dell’inquinamento.

Venendo ai biocombustibili, questi sono percepiti da molti come una soluzione “ponte” che riduca le emissioni degli aerei fino a quando saranno realizzati i velivoli elettrici. In realtà, a più di dieci anni dal loro primo utilizzo aeronautico - avvenuto a scopo sperimentale-dimostrativo - i biocombustibili non sono ancora impiegati in modo significativo dalle compagnie aeree. Questo è dovuto a problemi tecnici, ma anche a costi economici e ambientali elevati.

Infine, per quanto riguarda gli aerei elettrici, penso che i maggiori ostacoli al loro utilizzo siano ancora di tipo tecnologico. La NASA, che coordina università e aziende statunitensi per lo sviluppo di un aereo elettrico, ammette che una realistica alternativa agli attuali jet commerciali richiede 2.4 MW di potenza, corrispondente all’energia utilizzata da 2.000 abitazioni. Fino ad oggi, i dispositivi necessari a generare una tale potenza sono di gran lunga troppo voluminosi e pesanti per trovare posto su un aeromobile, e vanificherebbero dunque ogni vantaggio ottenuto dall’uso dell’energia elettrica. La NASA ritiene comunque che gli sforzi in atto sia nell’ambito dei nuovi materiali che delle tecnologie innovative produrranno i primi aerei commerciali elettrici per il trasporto regionale a partire dal 2035".

Un prototipo di velivolo elettrico, prodotto da Airbus

Quali sono i tempi, e le prospettive, per trasferire nuove tecnologie come gli aerei elettrici, ancora in fase sperimentale, al settore dei voli commerciali?

“Mi sembra di poter dire, con tutte le cautele del caso, che l’utilizzo dei biocombustibili potrebbe non interessare in modo significativo la propulsione aeronautica. Un documento della NASA del 2016 prevedeva l’introduzione di carburanti a basso contenuto di carbonio per motori convenzionali a partire dagli anni immediatamente successivi, ma di fatto ciò non è ancora avvenuto. Invece, come accennato, si pensa che una almeno parziale introduzione della propulsione elettrica in aeronautica potrebbe avvenire nei prossimi 15-20 anni.

Una soluzione più facilmente realizzabile a medio termine è probabilmente la propulsione ibrida: pochi generatori a turbina molto efficienti che alimentano molti motori elettrici. Questo consentirebbe di adottare soluzioni di propulsione distribuita che garantirebbero significativi vantaggi aerodinamici e di architettura, e quindi minori consumi”.

Biocombustibili ed elettricità: dal punto di vista ambientale, quali sono pro e contra di queste due soluzioni alternative per la riduzione delle emissioni?

“I pro consistono nella riduzione – nel caso dei biocombustibili – o nell’azzeramento – con la propulsione elettrica – delle emissioni inquinanti durante i voli, e sono la ragione stessa per cui se ne parla.

Per quanto riguarda i biocombustibili sono varie le ragioni che ne hanno, di fatto, impedito l’uso finora: il motivo principale per cui i biocombustibili usati nel trasporto automobilistico (a base di etanolo) non possono essere impiegati con sicurezza nel trasporto aereo, è la presenza negli stessi di particelle di acqua che possono congelare a grandi altezze, riducendo la sezione delle tubazioni degli impianti a bordo. Invece, la produzione di biocarburanti di origine vegetale sarebbe molto controversa in quanto, secondo i dati forniti dall’ICAO (International Civil Aviation Organization), si stima che una sostituzione completa dei combustibili oggi utilizzati con biocarburanti richiederebbe la costruzione di centinaia di bioraffinerie con costi elevatissimi. Inoltre, la produzione di tali vegetali richiederebbe la coltivazione di ampie superfici, con conseguenze di difficile valutazione sull’occupamento del suolo e sulla produzione alimentare. Sembrano promettenti, invece, i biocombustibili a base di alghe che hanno una resa molto superiore e non interferiscono con le colture. In ogni caso, i biocombustibili hanno ancora un costo di molto superiore rispetto a quello del kerosene normalmente utilizzato.

Gli aspetti più incerti della propulsione elettrica riguardano invece il Full Life Cycle dei propulsori elettrici e delle relative batterie. La propulsione elettrica ridurrebbe a zero le emissioni in volo, ma potrebbe contribuire ad un incremento notevole dei problemi legati all’estrazione e all’esaurimento delle materie prime e allo smaltimento a fine vita dei componenti del sistema di propulsione elettrica”.