Il futuro dell’aviazione civile è verde

Uno dei perni sui quali si fonda la transizione energetica è l’elettrificazione del trasporto. Tuttavia, l’attenzione è per la maggior parte rivolta al settore automobilistico, dal momento che è quello che produce più emissioni. Minore attenzione, invece, è dedicata agli altri settori del trasporto. Il settore dell’aviazione, per esempio, nel 2022 ha rappresentato il 12% delle emissioni mondiali dei sistemi di trasporto. Secondo i dati dell’Agenzia Internazionale dell’Energia (IEA) il trasporto aereo è stato responsabile per il 2% delle emissioni totali nel 2022. Sempre secondo i dati dell’IEA, grazie soprattutto alla ripresa dei voli internazionali, le emissioni hanno ripreso ad aumentare a ritmi sostenuti e hanno raggiunto circa 800 Mt di anidride carbonica, circa l’80% di quelle registrate nel 2019.

Gli organi internazionali che coordinano il settore dell’aviazione, in coerenza con gli obiettivi di emissioni nette zero entro il 2050, hanno già da tempo presentato i loro piani per abbattere, o quantomeno frenare, le quantità di anidride carbonica emesse. Già dal 2016, per esempio, l’International Civil Aviation Organization (ICAO), l’agenzia dell’ONU per il coordinamento delle politiche e la cooperazione per il settore dell’aviazione civile, aveva approvato il Carbon Offsetting and Reduction Scheme for International Aviation (CORSIA) che stabiliva di limitare la crescita delle emissioni dell’aviazione civile a partire dal biennio 2021-2023: la partecipazione a questa fase, per le compagnie aeree, era, tuttavia, del tutto volontaria. A partire dal 2024 e fino al 2035, invece, è iniziata la fase obbligatoria del taglio delle emissioni, durante la quale tutto il settore dovrà lavorare per diminuire di almeno il 15% il livello delle emissioni emesse rispetto ai livelli registrati nel 2019.

Gran parte delle emissioni di anidride carbonica dell’aviazione derivano dalla combustione del cherosene, Jet A-1, nei motori degli aerei. Per abbattere le quantità di anidride carbonica emesse è possibile implementare l’impiego dell’idrogeno o delle batterie per la propulsione dei velivoli, ma queste soluzioni richiederanno una riprogettazione completa degli aerei e nuove infrastrutture di rifornimento, che richiedono tempi di sviluppo molto lunghi. In questo momento è già possibile adottare una soluzione più immediata. I Suistanable Aviation Fuel (SAF) sono carburanti più ecologici che permettono di ridurre le emissioni derivanti dalla combustione del motore, grazie alla possibilità di essere miscelati con il convenzionale Jet A-1. Secondo la definizione dell’International Air Transport Association (IATA), il cherosene “sostenibile” è un tipo di carburante liquido che può essere prodotto da diverse fonti “tra cui grassi di scarto, oli e grassi, rifiuti solidi urbani, residui agricoli e forestali, rifiuti umidi e colture non alimentari coltivate su terreni marginali”.

Un’ulteriore categoria di SAF, ancora in fase di sviluppo, è quella dei carburanti sintetici, e-fuels o eSAF, che sono prodotti attraverso il processo di elettrosintesi.

I SAF possono essere considerati “sostenibili”, poiché le materie utilizzate per la loro produzione non competono con le colture o la produzione alimentare, né richiedono un utilizzo incrementale di materie prime, come l’acqua, o il disboscamento di terreni e, più in generale, non promuovono sfide ambientali come, appunto, la deforestazione, la perdita di produttività del suolo o della biodiversità. Il maggior beneficio di questo tipo di carburanti è la potenziale riduzione, fino all’80%, delle emissioni derivanti dalla produzione e dal consumo di cherosene, oltre al potenziale riciclo di ulteriori quantità di anidride carbonica attraverso il suo assorbimento dalle biomasse utilizzate per la produzione stessa del carburante. Secondo le stime della IATA, l’utilizzo su larga scale dei SAF potrebbe, da solo, contribuire per circa il 65% al raggiungimento dell’obiettivo di emissione nette zero entro il 2050 per il settore dell’aviazione.

Considerata la possibilità di miscelare SAF e cherosene tradizionale e date le potenzialità di questi carburanti così promettenti per l’ambiente, come mai, allora, il loro impiego è del tutto marginale? Secondo i dati dell’IEA l’adozione dei carburanti sostenibili si è attestata circa allo 0,1%. Visti gli attuali livelli di impiego, la strada per il raggiungere gli obiettivi di emissioni nette zero entro il 2050 è ancora lunga e piena di ostacoli. La IATA ha stimato che siano necessari investimenti per 5 trilioni di dollari fino al 2050, ovvero circa 180 miliardi di dollari all’anno. Gli investimenti sarebbero destinati non solo allo sviluppo di nuove tecnologie, ma anche di nuove infrastrutture, per la produzione e l’utilizzo dei SAF. Il piano della IATA è alquanto ambizioso, poiché punta allo sviluppo congiunto di soluzioni tecnologiche che mirano al 100% di utilizzo dei SAF, oltre all’impiego dell’idrogeno e dell’energia elettrica, sia per gli aerei sia per le infrastrutture aeroportuali.

Per stimolare una massiccia adozione dei SAF entro il 2030 e il 2050 i Regolatori europei, per esempio, hanno stabilito che entro il 2025 i volumi di SAF in tutti gli scali europei non debbano essere inferiori al 2% della quantità totale di carburante. Entro il 2050 si dovrà raggiungere il 70%, di cui il 35% dovrà essere costituito da e-fuels. Alla fine del 2022, secondo i dati presentati dal rapporto europeo sull’impatto ambientale dell’aviazione, tuttavia, la massima capacità produttiva europea si attestava intorno ai 0,24 milioni di tonnellate di SAF all’anno. Negli Stati Uniti nel 2021 erano stati fissati target di produzione di 11 miliardi di litri di SAF entro il 2030, un incremento più che esponenziale, data la produzione odierna che si aggira intorno ai 56 milioni di litri. Secondo le stime di S&P Global, tuttavia, la capacità produttiva statunitense, anche nel caso si realizzassero tutti i progetti annunciati, nel 2030 non riuscirebbe a superare i 7,5 miliardi di litri.

Il problema della limitatissima capacità produttiva è il vero ostacolo per l’adozione dei SAF su larga scala, anche attraverso la loro miscela con il cherosene tradizionale. Secondo l’IEA, nonostante i produttori di velivoli e le compagnie aeree stiano sempre più sperimentando voli alimentati, anche fino al 100%, da SAF, le capacità di produzione pianificata per il futuro sarà in grado di far fronte solo al 1-2% della domanda entro il 2027. Ad oggi la produzione totale di SAF si attesta intorno ai 1,9 miliardi di litri, ovvero lo 0,53% del fabbisogno mondiale di carburante per l’aviazione stimato per il 2024. Il raggiungimento del 10% di adozione dei SAF entro il 2030, obiettivo in linea con lo scenario di emissioni nette zero, richiederebbe un significativo aumento degli investimenti in ulteriori progetti per espandere capacità produttiva dei SAF, oltre che lo sviluppo di ulteriori politiche di sostegno ad-hoc e di nuovi standard per la definizione dei carburanti a basse emissioni.

Quando si parla di piani di espansione delle capacità produttive dei SAF non si può non considerare il trade-off tra tecnologia impiegata e materie prime necessarie per la produzione di carburanti ecologici. Ad oggi l’unica vera alternativa commerciale utilizzabile su larga scala per produrre i SAF è la produzione di cherosene paraffinico sintetico, ottenuto con l’impiego di oli e grassi, HEFA (Hydrotreated Esters and Fatty Acids), che hanno un densità energetica vicina a quella dei combustibili fossili. Il loro rapporto massimo di miscelazione con il cherosene tradizionale è del 50%. Visti gli obiettivi politici di un utilizzo dei SAF su ampia scala, le materie prime potrebbero, tuttavia, non essere sufficienti per soddisfare la crescente domanda di questi carburanti e per questo si dovrebbe ricorrere all’impiego di altre materie prime, come i rifiuti solidi urbani o addirittura l’anidride carbonica. Proprio l’impiego dell’anidride carbonica per la produzione di eSAF è considerato la tecnologia che dovrà essere dominante per la produzione di carburante nel futuro. Questo processo prevede l’impiego di idrogeno “verde”, ovvero ottenuto attraverso l’elettrolisi alimentata da energia elettrica generata da fonti rinnovabili, per convertire l’anidride carbonica (nell’aria, da biomasse o da fonti industriali) in monossido di carbonio. Quindi, utilizzando la tecnologia di sintesi Fischer-Tropsch, questo monossido di carbonio insieme all’idrogeno verde verrebbe convertito in un tipo di cera che può essere raffinato in cherosene sintetico. In questo quadro non solo sono richiesti investimenti per lo sviluppo della tecnologia del processo di elettrolisi, ma sono necessari ulteriori risorse finanziarie al fine di aumentare anche la capacità produttiva dell’idrogeno verde, data l’ alta intensità energetica del processo di produzione di eSAF.

Uno studio di PricewaterhouseCoopers (PwC) dipinge un quadro in contrasto con le intenzioni politiche degli organi istituzionali: non solo il costo legato ai SAF rimarrà sempre più elevato di quello del cherosene, ma almeno fino al 2040 non si prevedono significativi riduzioni dei costi per la loro produzione. Nel 2022, secondo i dati IATA, il prezzo medio dei SAF era intorno di 2437 dollari a tonnellata, di due volte e mezzo superiore a quello del cherosene, circa 1094 dollari a tonnellata. Secondo il rapporto europeo sull’impatto ambientale dell’aviazione del 2022 i costi dei SAF, a seconda della tecnologia produttiva impiegata, potrebbero essere anche sei volte superiori a quelli dei carburanti inquinanti. Nel settembre del 2023 lo stesso direttore della IATA, Willie Walsh, aveva ammesso che i SAF sarebbero stati sempre più costosi del cherosene tradizionale.

Nel novembre del 2023 le compagnie di volo Emirates e Virgin Atlantic hanno portato a termine due voli di prova alimentati al 100% da SAF. Maggiore risonanza è stata data all’esperimento della compagnia britannica, che è riuscita ad effettuare la traversata dell’Oceano Atlantico con tutti i motori alimentati da HEPA, 88%, e cherosene sintetico, 12%. Il volo è stato reso possibile grazie alla formazione di un consorzio tra Virgin Atlantic, la società di consulenza ICF, il Rocky Mountain Institute, l’università di Sheffield, l’Imperial College di Londra, Rolls-Royce, Boeing. Questo volo di prova è stato portato a termine anche grazie all’intervento del governo britannico, il quale, attraverso il Dipartimento dei Trasporto aveva parzialmente finanziato la sua realizzazione. Considerate le tecnologie odierne disponibili, senza l’intervento e la spinta dei governi, la transizione energetica rischia di rimanere un manifesto politico che peserà sulle spalle e sul portafoglio dei cittadini. Nel caso dell’aviazione civile, per esempio, l’aumento dei costi del carburante comporterà un aumento delle tariffe dei biglietti aerei, dal momento che, nella logica di mercato odierna, le compagnie aeree, per mantenere un livello di profitti soddisfacente per i propri azionisti, non esiteranno a far ricadere i maggiori costi di rifornimento sui passeggeri. Nel giungo del 2024 Lufthansa, per esempio, ha annunciato che il costo dei biglietti aumenterà, a seconda della tratta, fino a 72 euro per passeggero. La compagnia di bandiere tedesca non è, tuttavia, la prima società a decidere un aumento dei prezzi dei biglietti a causa degli elevati costi per il rifornimento dei propri velivoli. Già nel 2022 Air France-KLM aveva annunciato un aumento delle proprie tariffe per mitigare l’utilizzo dei più costosi SAF.