Navigazione del Futuro

Le emissioni di anidride carbonica prodotte dal settore dei trasporti nel mondo nel 2024 hanno raggiunto una stima di 9 GtCO₂, su un totale stimato di 41,6 GtCO₂ (tutte le emissioni antropiche di CO₂ da combustibili fossili e LULUCF - uso del suolo, cambiamento dell'uso del suolo e silvicoltura - incluso l'assorbimento dovuto alla carbonatazione del cemento). Il trasporto marittimo (internazionale e nazionale insieme) rappresentava un dichiarato 10,67% delle emissioni del settore dei trasporti, pari al 2,31% delle emissioni globali di carbonio.

Queste cifre sono state scelte perché recenti e perché le rispettive percentuali sono in linea con fonti affidabili come l'IMO (Organizzazione marittima internazionale). Tuttavia, si discute ancora dell'accuratezza di questi dati in generale. Stimare la quota del trasporto marittimo nelle emissioni globali di CO₂ è più complesso di quanto sembri, e le cifre possono variare in base a come vengono calcolate.

Primo, studi diversi riportano solo la CO₂, tutti i gas serra, oppure valori di anidride carbonica equivalente (CO₂eq), che includono gas come metano e protossido di azoto ponderati in base al loro potenziale di riscaldamento globale. Queste misure non sono intercambiabili né confrontabili, e usare una invece di un'altra può cambiare molto la quota apparente delle emissioni del trasporto marittimo. Fonti, studi e rapporti delle organizzazioni spesso non chiariscono quale misura specifica sia stata usata, e regolarmente ne usano una quando intendono un'altra (ad es. indicano ‘CO₂’ quando intendono ‘CO₂eq’).

Secondo, conta la scelta del riferimento globale: alcuni confronti si fanno solo con la CO₂ legata all'energia, mentre altri includono tutte le fonti antropiche come uso del suolo, cambiamento dell'uso del suolo e silvicoltura (LULUCF), che amplia il denominatore e abbassa la percentuale apparente del trasporto marittimo.

Terzo, è difficile tracciare anche il trasporto marittimo internazionale, perché le emissioni avvengono in gran parte in acque internazionali, e i dati spesso derivano dalle vendite di carburante bunker invece che dal monitoraggio diretto dell'attività delle navi, aggiungendo ulteriore incertezza. Nel complesso, queste differenze metodologiche fanno sì che le cifre pubblicate sul contributo del trasporto marittimo alle emissioni globali possano variare parecchio, anche quando si basano sulla stessa attività di fondo.

Claude-François-Dorothée, marchese de Jouffroy d’Abbans - noto anche come Claude de Jouffroy - costruì il primo battello a vapore nel 1776. Questi primi tentativi fallirono, ma in seguito ci riuscì nel 1783 con il battello a pale ‘Pyroscaphe’. Per molti anni gli fu negata la tutela di un brevetto, e in seguito andò in esilio. Diversi altri collaudi di battelli a vapore furono effettuati da persone come John Fitch e William Symington, finché l'inventore americano Robert Fulton costruì il primo battello a vapore commerciale con Robert Livingston nel 1807. Fulton riconobbe il merito di Claude, ma la sua invenzione viene raramente riconosciuta ^A.

In base alle fonti, se circa il 75% dei 300 milioni di tonnellate di bunker fuel totale (usato nel trasporto marittimo globale) è costituito da Heavy Fuel Oil (HFO), allora il totale di HFO è di 225 milioni di tonnellate. Supponendo che il restante 25% sia Marine Gasoil (MGO) & Marine Diesel Oil (MDO), si tratta di 75 milioni di tonnellate. Usando [17], che è un calcolatore per convertire la quantità di carburante nel numero equivalente di barili: HFO moltiplicato per 6,350, MGO/MDO moltiplicato per 7,460. Quindi i barili approssimativi di HFO = 225 milioni x 6,350 = 1.428.750.000.

Barili approssimativi di MGO/MDO = 75 milioni x 7,46 = 559.500.000.

Barili totali = 1.988.250.000 = Circa 2 miliardi di barili.

Il barile medio è alto 33-34 pollici ^[18,19], ovvero circa 850 mm o 0,00085 km. Quindi 2 miliardi x 0,00085 km = 1.700.000 km.

Distanza dalla Luna = 384.400 km ^[20,21,22].

1.700.000 km / 384.400 = 4,42 volte la distanza dalla Terra alla Luna.

In passato i battelli a vapore erano di solito alimentati dalla combustione del carbone. Questo carbone veniva conservato in stanze chiamate bunker, ed è per questo che il carburante moderno è noto come «carburante bunker». Da allora i bunker sono stati sostituiti da serbatoi di carburante, ma il nome resta per il carburante stesso. «Carburante bunker» può indicare qualsiasi tipo di carburante usato nella navigazione; non si riferisce a un solo tipo di carburante.

I valori percentuali del consumo di carburante e della riduzione delle emissioni ottenuti con la lubrificazione ad aria variano tra le fonti, perché dipendono dalle circostanze e le condizioni sperimentali cambiano. Ci sono prove del potenziale della lubrificazione ad aria, ma i diversi fornitori mostrano numeri diversi. Per esempio:

[44] Questo documento cita sistemi di lubrificazione ad aria, suggerendo una riduzione del consumo di carburante fino al 15%. Questo valore si basa su uno studio di Engng (1997) che al momento non è accessibile.

[46] Questa fonte chiarisce che i sistemi di lubrificazione ad aria possono ridurre la resistenza, diminuendo il consumo di carburante di ‘almeno 3%’.

[50] Questo rapporto presenta diversi esempi di sistemi di lubrificazione ad aria, illustrando la riduzione della resistenza e il risparmio energetico ottenuti da ciascuno. Riporta un progetto iniziale: “Project Energy-saving air-Lubrication Ships” (PELS) del 1999, che ha rilevato in media risparmi energetici in acque calme del 3-10%. Altri valori di risparmio energetico emersi da diverse prove e citati - su vari parametri sperimentali - erano: 2%, 6%, ‘alcuni’, 1%, 10% in condizione di zavorra e 5% a pieno carico, 10% ad alta velocità, nessun risultato conclusivo, 15%, 2% (anche se questo è sceso a -0.6% perché le bolle non si attaccavano allo scafo), 10%, 5%, 4.5% e 4%. L’intera serie di esperimenti e il contesto dei valori trovati si trova a pagina 11 del rapporto.

[51] Questo studio ha rilevato riduzioni sperimentali del consumo di carburante e delle emissioni fino al 8%.

[52] Questa fonte ha parlato di un sistema di lubrificazione ad aria progettato da Silverstream Technologies, sostenendo una riduzione del carburante e delle emissioni di GHG del 5-10%.

Come per i sistemi di lubrificazione ad aria, i dati sulla riduzione dei consumi di carburante e delle emissioni variano un po'.

[53] Questa fonte è uno studio sull'uso delle economie di scala nel trasporto marittimo, e stima che le emissioni possano ridursi fino al 30% se l'intera flotta fosse sostituita con navi più grandi, cosa che dovrebbe richiedere 25 anni

[56] Questa fonte è un sito di notizie che parla di una nuova nave da 18.000 TEU (unità equivalente a venti piedi) di Maersk Line. Maersk non ha pubblicato dati sui consumi di carburante di questa nave, ma sono disponibili informazioni sulle sue navi da 10.000 e 16.000 TEU. Perciò, i dati sui consumi sono stati estrapolati, sostenendo che questa nuova nave sia 35% più efficiente nei consumi per container trasportato rispetto alle navi da 13.100 TEU. Questa informazione è stata riportata in un documento di Drewry Maritime Research; tuttavia, questo documento non è facilmente accessibile al pubblico.

[54] Questo documento chiarisce che i dati sui consumi di carburante sono informazioni proprietarie, e quindi raramente disponibili al pubblico. Le fonti che riportano queste informazioni sono molto poche, quindi sarebbe incredibilmente difficile ottenere dati verificati con precisione, che potrebbero comunque avere parametri sperimentali diversi.

Queste fonti descrivono l'uso delle ‘WindWings’ di BAR Technologies: grandi vele installate su navi portacontainer già in servizio. Non sono vele tradizionali: sono rigide, fatte con lo stesso materiale delle turbine eoliche, e si possono ripiegare in porto per poi aprirle in mare. Funzionano come ali verticali di un aereo, con 3 elementi che creano una spinta aerodinamica maggiore rispetto a un'ala singola. Usano principi simili a quelli che fanno volare un aereo, ma per spingere la nave in avanti.

[66] Un rapporto pubblicato nel 2024 afferma che il 36% della capacità di carico globale è usato per trasportare combustibili fossili. Il calcolo è stato fatto “usando la portata lorda della flotta esistente e ordinata di navi cisterna per gas liquefatto e petroliere, più un ulteriore 17% della portata lorda della flotta esistente e ordinata di portarinfuse secondo Clarksons WFR”. Il 17% corrisponde a “la quota del commercio di carbone nel commercio di merci sfuse (in tonnellate-miglia) secondo Clarksons Shipping Intelligence Network (SIN)”. Le fonti originali di queste informazioni non erano accessibili. Queste cifre sono stime.

[67] Il rapporto del 2019 riflette le conclusioni tratte dal primo rapporto, usando la stessa fonte di dati che mostra i numeri totali delle spedizioni a livello globale.

CORREZIONE: Il video afferma che il 40% di tutto il trasporto merci via nave potrebbe essere elettrificato, ma lo studio riguarda il traffico delle navi portacontainer, soprattutto le rotte intraregionali più brevi - non il 40% di tutto il trasporto merci via nave.

Per ridurre lo slip di metano dei motori alimentati a GNL, sono stati fatti progressi in varie tecnologie motoristiche e i modelli più recenti hanno ridotto la quantità di metano che sfugge senza bruciare. Motori come i Low-Pressure Dual-Fuel (LPDF) ^[84], gli High-Pressure Dual-Fuel (HPDF) [84] e i Four-Stroke Otto-Cycle ^[83] hanno ricevuto diversi importanti miglioramenti tecnologici, tra cui modifiche alla pressione, all'iniezione, allo ‘skip firing’ e al funzionamento ^[83]. Di conseguenza, lo slip di metano è diminuito molto, ma resta un problema diffuso quando si usa il GNL.

I combustibili di ammoniaca liquida e metanolo prodotti dall'idrogeno sono più facili da stoccare rispetto all'idrogeno liquido, ma entrambi hanno importanti compromessi ^[114,115]. Prima di tutto, hanno entrambi una densità energetica volumetrica più bassa rispetto al tradizionale bunker fuel: il metanolo richiede circa 2,5 volte più volume di stoccaggio e l'ammoniaca circa 3 volte tanto. Entrambi sono estremamente tossici per gli esseri umani e la vita marina, quindi richiedono precauzioni extra durante la manipolazione. Il metanolo è anche estremamente infiammabile e ha un basso punto di infiammabilità, mentre la combustione dell'ammoniaca può produrre protossido di azoto. Infine, la disponibilità di entrambi questi combustibili è molto limitata, e servirebbe una produzione su larga scala per rifornire il settore marittimo e far fronte alla concorrenza di altri settori mentre iniziano a decarbonizzarsi. Tuttavia, per quanto riguarda lo stoccaggio fisico vero e proprio, l'idrogeno liquido resta molto più difficile da stoccare rispetto a entrambi questi combustibili a causa dei contenitori criogenici freddi richiesti.