Un team di specialisti del settore aerospaziale ha lanciato il primo studio al mondo sulle emissioni in volo utilizzando il 100% di carburante sostenibile per l’aviazione, SAF – su un aeromobile commerciale wide-body.
Airbus, il centro di ricerca tedesco DLR, Rolls-Royce e il produttore di SAF Neste si sono uniti per lanciare lo studio “Emission and Climate Impact of Alternative Fuels” (ECLIF3), con l’obiettivo di studiare il effetti di un carburante sostenibile al 100% sulle emissioni e sulle prestazioni degli aeromobili.
I risultati dello studio – che sarà condotto a terra e in volo utilizzando un aeromobile Airbus A350-900 alimentato da motori Rolls-Royce Trent XWB – supporteranno gli sforzi attualmente in corso di Airbus e Rolls-Royce per garantire che il settore dell’aviazione sia pronto per l’uso su larga scala di SAF come parte della più ampia iniziativa per decarbonizzare il settore.
I test del motore, compreso un primo volo per verificare la compatibilità operativa dell’utilizzo del 100% SAF con i sistemi dell’aeromobile, sono iniziati questa settimana presso le strutture di Airbus a Tolosa, in Francia. Questi test saranno seguiti da altri test innovativi sulle emissioni in volo che inizieranno ad aprile e riprenderanno in autunno, utilizzando il Falcon 20-E “chase plane” della DLR per effettuare le misurazioni volte a studiare l’impatto dell’uso del SAF sulle emissioni degli aeromobili. Nel frattempo sono previsti ulteriori test a terra per la misurazione delle emissioni di particolato per indicare l’impatto ambientale dell’utilizzo dei SAF sulle operazioni aeroportuali.
I test di volo e di terra confronteranno le emissioni derivanti dall’uso del 100% SAF prodotto dalla tecnologia HEFA (esteri idroprocessati e acidi grassi) con quelle del cherosene fossile e dei combustibili a basso tenore di zolfo.
Il SAF sarà fornito da Neste, uno dei principali fornitori mondiali di carburante sostenibile per l’aviazione. Ulteriori misurazioni e analisi per la caratterizzazione delle emissioni di particolato durante i test a terra saranno fornite dall’Università di Manchester del Regno Unito e dal National Research Council del Canada.
“Il SAF è una parte essenziale dell’ambizione di Airbus di decarbonizzare l’industria dell’aviazione e stiamo lavorando a stretto contatto con una serie di partner per garantire un futuro sostenibile per il trasporto aereo“, ha dichiarato Steven Le Moing, New Energy Programme Manager di Airbus. “Attualmente gli aeromobili possono operare solo utilizzando una miscela con al massimo il 50% di SAF e cherosene fossile; questa collaborazione non solo fornirà informazioni su come funzionano i motori a turbina a gas utilizzando il 100% di SAF in vista della certificazione, ma identificherà anche le potenziali riduzioni delle emissioni e i vantaggi ambientali dell’utilizzo di tali combustibili in volo su un aeromobile commerciale“.
Patrick Le Clercq, Project Manager ECLIF presso DLR, ha dichiarato: “Studiando il SAF 100%, stiamo portando la nostra ricerca sulla progettazione del carburante e sull’impatto climatico dell’aviazione al livello successivo. Nelle campagne di ricerca precedenti, siamo già stati in grado di dimostrare il potenziale di riduzione della fuliggine generata passando dal 30 al 50% di miscele di combustibili alternativi, sperando che questa nuova campagna dimostri che questo potenziale è ancora maggiore. DLR ha già condotto un’ampia analisi e ricerca di modelli, nonché test a terra e di volo con combustibili alternativi utilizzando il velivolo di ricerca Airbus A320 ATRA nel 2015 e nel 2018, in collaborazione con la NASA”.
Simon Burr, Director Product Development and Technology di Rolls-Royce Civil Aerospace, ha aggiunto: “Nel nostro mondo post-COVID-19, le persone vorranno connettersi di nuovo ma in modo sostenibile. Il SAF è essenziale per la decarbonizzazione dei viaggi a lungo raggio e sosteniamo attivamente l’aumento della sua disponibilità per l’industria aeronautica. Questa ricerca è essenziale per sostenere il nostro impegno a comprendere e consentire l’uso del di SAF 100% come soluzione a basse emissioni”.
Jonathan Wood, Vice President di Neste per l’Europa, Renewable Aviation, ha aggiunto: “Siamo lieti di contribuire a questo progetto per misurare i notevoli vantaggi del SAF rispetto ai combustibili fossili e per fornire i dati necessari per supportare l’uso del SAF a concentrazioni superiori al 50%. Uno studio indipendente ha dimostrato che il MY Sustainable Aviation Fuel 100% di Neste può ridurre le emissioni di gas a effetto serra fino all’80% rispetto all’uso di combustibili fossili se si tiene conto di tutte le emissioni del ciclo di vita; questo studio chiarirà gli ulteriori benefici derivanti dall’utilizzo del SAF.”
Carburanti per l’aviazione sostenibile (SAF) o idrogeno? I pro e i contro
Come avevamo già scritto la scorsa settimana, la chiave per la sostenibilità è sostituire il carburante per aerei a base di petrolio con un’alternativa più sostenibile. Il probabile candidato a lungo termine per la sostituzione del carburante per aerei però non dovrebbe essere il SAF ma l’idrogeno. L’idrogeno offre numerosi vantaggi rispetto al tradizionale carburante per aviogetti, soprattutto perché l’unico sottoprodotto della combustione è l’acqua. Un chilogrammo di idrogeno ha tre volte l’energia di un chilogrammo di carburante per aviogetti. Con questi vantaggi in mente, Airbus aveva recentemente annunciato che sta sviluppando un prototipo di aereo, chiamato aereo ZEROe, che sarà alimentato completamente a idrogeno. Questo progetto avrà un velivolo prototipo sviluppato entro il 2035.
Esistono però ancora sfide significative per l’introduzione dell’idrogeno. In primo luogo la sicurezza data la sua natura volatile. Dovrà, quindi, essere immagazzinato in modo che sia stabile come il carburante per aviogetti, che brucia solo in presenza di fiamme e pressioni elevate. A sua volta, questo fa sì che i sistemi di stoccaggio dell’idrogeno siano voluminosi e pesanti, con la maggior parte dei serbatoi di stoccaggio dieci volte più pesanti dell’idrogeno al loro interno. In secondo luogo l’idrogeno è attualmente prodotto dal metano, con conseguente impronta di carbonio paragonabile al carburante per aviogetti.
Così, molti paesi, tra cui Regno Unito, Norvegia, Giappone e Francia, stanno costruendo impianti di produzione di idrogeno che utilizzano fonti di energia rinnovabile per elettrolizzare l’acqua per produrre idrogeno. Attualmente è chiaro che l’ostacolo più grande è che gli aerei in servizio non possono utilizzare subito l’idrogeno poiché gli aerei alimentati a idrogeno saranno introdotti gradualmente ma a sostituzione degli aerei convenzionali oggi in servizio, un’impresa lunga decenni, dato i circa 25.000 aeromobili attivi nel mondo con una durata della vita media di 30 anni.
Con queste sfide in mente l’industria aeronautica si sta concentrando su progetti a breve termine con lo sviluppo di carburanti per l’aviazione sostenibile (SAF). Simile ai biocarburanti utilizzati nel settore automobilistico, il SAF non è a base di petrolio. Mentre i biocarburanti sono tipicamente derivati da mais o canna da zucchero, il SAF è prodotto da oli da cucina usati, grasso animale e materiale di scarto organico.
Diverse aziende stanno lavorando per produrre in serie il SAF per l’industria aeronautica, con BP e Shell che affermano ciascuna che il loro SAF può raggiungere un’impronta di carbonio inferiore dell’80% rispetto al carburante per jet tradizionale, ed altre aziende stanno lavorando per la produzione di motori in grado di utilizzare il SAF al 100% senza miscelazione.
Attualmente, gli aerei commerciali limitano la quantità di SAF nella miscela di carburante al 50%, con diverse compagnie aeree, tra cui Japanese Airlines, Qantas e United Airlines, che volano con queste miscele. Recentemente, Rolls-Royce ha recentemente testato un nuovo motore, per business jet, che può funzionare con il 100% di SAF, contribuendo a spianare la strada per consentire ai motori di funzionare completamente con il SAF. Anche Boeing si è impegnata a certificare che i suoi aerei saranno in grado di funzionare completamente su SAF entro il 2030.
Ma non è oro tutto quel che luccica! Nonostante i suoi vantaggi, il SAF ha rappresentato però meno dell’1% del carburante per aviogetti utilizzato nel 2020, con un problema chiave che è il costo, ma anche la riduzione dei voli dovuti alla pandemia di Covid19. Ricordiamo che attualmente, il SAF ha un costo circa cinque volte superiore di quello del carburante per aerei tradizionale. Date le questioni finanziarie nel settore dell’aviazione commerciale di questo difficile periodo, questo aumento dei costi è oggi difficile da assorbire. Sebbene si stiano sperimentando nuove tecniche per ridurre i costi del SAF queste potrebbero essere disponibili tra una decina di anni.
Photo credits: Airbus Industries