Volo del Futuro

Sebbene le emissioni di anidride carbonica dell'aviazione rappresentino meno del 2% del contributo totale al riscaldamento globale, l'impatto climatico complessivo del volo è molto più grande. Nel 2024 l'aviazione ha prodotto circa il 2,14% delle emissioni globali totali di CO₂ ^A,B (poco meno di un miliardo di tonnellate metriche), ma gli aerei emettono anche vapore acqueo, ossidi di azoto, fuliggine e altre particelle e aerosol ad alta quota, dove interagiscono con la chimica atmosferica e la formazione delle nuvole in modi che intrappolano sia la radiazione solare in arrivo sia la radiazione a onde lunghe riemessa dalla Terra, impedendole di disperdersi, e che aumentano entrambi il riscaldamento. Le scie di condensazione e i cirri da esse indotti, in particolare, rafforzano l'effetto serra intrappolando la radiazione infrarossa (vedi la nota di riferimento qui sotto per [17,18]), mentre gli ossidi di azoto portano alla formazione di ozono, un altro gas serra. Quando questi effetti non legati alla CO₂ vengono combinati con le emissioni dirette di CO₂, si stima che la forzante radiativa totale dell'aviazione sia circa il 3,4-4% del riscaldamento causato dall'uomo, rendendo l'impronta climatica dell'aviazione all'incirca doppia rispetto a quanto farebbero pensare le sole emissioni di anidride carbonica.

Le scie di condensazione sono nuvole di cristalli di ghiaccio formate dagli aerei in quota, create dalle scie di vapore acqueo (dalla combustione del carburante e dall'atmosfera circostante). Il vapore acqueo può condensare sulle emissioni di aerosol degli aerei, come le particelle di fuliggine (carbonio). Queste nuvole durano poco, ma più l'aria è fredda e umida, più a lungo restano.

Queste nuvole possono influenzare il bilancio energetico della Terra in due modi opposti. Di giorno, le loro superfici chiare e riflettenti possono diffondere e riflettere una parte della radiazione solare in arrivo nello spazio, con un effetto di raffreddamento temporaneo perché riducono la quantità di luce solare che raggiunge la superficie. Allo stesso tempo, però, le scie di condensazione agiscono come sottili nubi cirri, assorbendo e riemettendo in modo efficiente la radiazione infrarossa a onda lunga emessa dalla superficie terrestre. Questo processo intrappola il calore nella bassa atmosfera, producendo un effetto netto di riscaldamento particolarmente forte di notte, quando l'assenza di radiazione solare in arrivo fa sì che resti solo l'effetto che trattiene il calore. In generale, l'effetto riscaldante delle scie di condensazione tende a superare il loro effetto riflettente di raffreddamento. Tuttavia, i meccanismi alla base di questo effetto sono ancora poco capiti, e si fanno continuamente ricerche per quantificare meglio l'impatto complessivo e le condizioni necessarie.

Le cifre citate del 15-25% descrivono in genere il miglioramento dell'efficienza dei consumi delle combinazioni tra aerei e motori di nuova generazione rispetto agli aerei che sostituiscono, non la semplice sostituzione del motore su una cellula esistente. I risultati variano in base alla classe di aereo, alla rotta e alle condizioni operative ^{[11,22,36,37]}.

Il confronto delle “50 volte” mette a confronto l'energia immagazzinata per unità di massa nelle batterie attuali con l'energia chimica contenuta nel carburante per jet per chilogrammo. È un utile confronto della massa grezza del carburante, più che un confronto completo dei sistemi di propulsione: i motori elettrici sono molto più efficienti dei motori a turbina, mentre i pacchi batteria richiedono anche un involucro e una gestione termica e mantengono la loro massa dopo la scarica. La massa relativa può quindi variare, anche se le batterie immagazzinano ancora molta meno energia utilizzabile rispetto al loro peso, che resta il limite principale ^[74-79].

I test di volo di prototipi di aerei elettrici sono stati condotti in diverse località, soprattutto nel Regno Unito, negli USA e in Cina. Questi test hanno previsto voli brevi tra aeroporti vicini, o voli più lunghi con giri attorno agli aeroporti, in spazi aerei attentamente controllati. Questi test sono stati condotti da aziende private o dalle rispettive forze aeree, mostrando le capacità degli aerei elettrici. Tuttavia, gli aerei commerciali completamente elettrici sono ancora in fase di sviluppo, con piani per decollare entro il decennio. Si tratterà di voli regionali inferiori a 500 km, con una capacità minima di passeggeri, come mostrato in [89-93]. Si prevede che i voli elettrici di medio e lungo raggio (dai voli internazionali fino alle distanze intercontinentali e transatlantiche) saranno commercialmente sostenibili entro gli anni 2090 ^{[14,74,75,94]}. Tuttavia, alcuni esperti del settore e del mondo accademico hanno suggerito che si tratta di una stima molto ottimistica, e alcuni ritengono che gli aerei elettrici sulle lunghe distanze non saranno mai commercialmente sostenibili.

Il carburante sostenibile per l'aviazione rilascia comunque CO₂ quando viene bruciato. Il suo potenziale beneficio per il clima si valuta soprattutto sull'intero ciclo di vita del carburante, perché il carbonio biogenico o catturato dall'aria può sostituire il rilascio di nuovo carbonio fossile estratto. Tuttavia, il risparmio reale di emissioni dipende dal tipo di materia prima usata per produrre il carburante, dai cambiamenti nell'uso del suolo coinvolti, dall'energia usata nella produzione e nel trasporto, dall'addizionalità (se i risparmi indiretti dichiarati sarebbero avvenuti comunque) e dalla percentuale miscelata con carburante fossile convenzionale. I diversi percorsi SAF possono quindi offrire livelli di riduzione delle emissioni molto diversi ^{[95-100,135,136]}.

CORREZIONE: Si prevede che circa il 55% degli impegni e degli accordi di fornitura di SAF annunciati pubblicamente dalle compagnie aeree europee provenga da oli e grassi usati, inclusi grassi animali, oli da cucina usati e altri oli di scarto. Questo descrive accordi e contratti previsti, non carburante già in uso come lascia intendere il video.

L'idrogeno non contiene carbonio, quindi le celle a combustibile a idrogeno producono solo acqua nel punto d'uso. La combustione dell'idrogeno produce vapore acqueo e può anche far reagire azoto e ossigeno nell'aria, formando ossidi di azoto.

La riduzione approssimativa dell'86% di NOₓ riportata da [124] vale per la configurazione specifica dell'aereo indicata e non è un tasso di riduzione universale.

Le emissioni complessive del ciclo di vita (e quindi i risparmi di emissioni rispetto al carburante per jet tradizionale) legate al carburante a idrogeno dipendono dalla produzione di idrogeno alimentata da energie rinnovabili al posto di metodi ad alta intensità di carbonio, oltre alle emissioni indirette dell'energia e delle infrastrutture necessarie per produrre, raffreddare, comprimere, trasportare e stoccare l'idrogeno ^[122-126].

Sono state fatte stime su quando sarà disponibile il primo aereo a idrogeno commerciale. I primi scenari dell'industria e dei governi prevedevano l'entrata in servizio intorno al 2035-2040 ^[131-133]: McKinsey & Company ^[133] stimava che, in uno scenario ottimistico, gli aerei a idrogeno potessero essere disponibili dal 2035, ma gli scenari Business-as-Usual e Prudent suggerivano un ingresso sul mercato più tardi, nel 2040. Questo ottimismo era condiviso da Heathrow Airport e dal governo britannico ^[131], che suggerivano che questo aereo potesse essere usato sui voli nazionali dal 2035 e su quelli regionali entro il 2040. Tuttavia, si tratta di previsioni, non di calendari di consegna confermati. La fonte britannica stessa è ora archiviata, sollevando dubbi sul fatto che aggiornamenti più recenti abbiano reso improbabili queste previsioni.

Il programma ZEROe di Airbus ^[132] puntava a mettere in servizio un aereo a idrogeno entro il 2035, ma nel febbraio 2025 ha annunciato che il progetto era stato rinviato, spiegando che la tecnologia si stava sviluppando più lentamente del previsto e indicando un ritardo di 5-10 anni ^[134]. Diversi mesi dopo, non aveva ancora indicato una tempistica chiara per il suo primo aereo a idrogeno e aveva tagliato il budget del progetto.

Il rapporto 3:1 descrive il rapporto chimico tra le molecole, non il loro peso o volume relativo. In parole semplici, per produrre e-SAF servono circa tre molecole di idrogeno per ogni molecola di anidride carbonica catturata. L'equilibrio preciso varia un po' in base al processo di produzione e al carburante finale. Per esempio, [136] indica un rapporto di alimentazione H₂-CO di circa 2:1 - la CO₂ catturata può prima essere convertita in CO, consumando idrogeno aggiuntivo. Non esiste un unico rapporto tra gli input valido per ogni metodo di produzione, ma 3:1 è una guida utile alla chimica di base.

La stima di Project SkyPower è una proiezione del settore sul futuro, basata su una rapida espansione dell'e-SAF con investimenti e politiche di sostegno adeguati. Non è una previsione di mercato consolidata né una garanzia. Il risultato dipenderà dalla rapidità con cui aumenterà la produzione, ma la proiezione mostra il ruolo importante che l'e-SAF dovrebbe avere entro il 2050.