Volare "verde" si può

Volare, in modo ecologicamente sostenibile, grazie ad un carburante ottenuto sulla base della stessa CO2 che già si trova nell'ambiente. È quanto si prefigge un progetto made in Switzerland giunto ormai ad una fase molto avanzata: a gestirlo sono l'istituto di ricerca Paul Scherrer (PSI), che ha la sua sede centrale a Villigen (AG), e la start-up elvetica Metafuels.

Il settore dell'aviazione, da tempo sotto la lente per la sua incidenza sul fronte del riscaldamento climatico, è responsabile nella misura del 3% per le emissioni globali di gas a effetto serra. Questa percentuale può sembrare molto bassa, ma è in realtà rilevante: va riferita, infatti ad "un settore che è difficile da de-carbonizzare e che continua a crescere", sottolinea il ricercatore del PSI Marco Ranocchiari. Il traffico aereo è quindi destinato ad aumentare e le sue emissioni, di conseguenza, "di sicuro non andranno al di sotto del 3%". Come fare, allora, per conciliare questi orizzonti di crescita con l'obiettivo del contenimento delle emissioni?

La sfida è senz'altro complessa. I reattori degli aerei, si sa, sono alimentati da cherosene: una miscela liquida di idrocarburi, frutto della raffinazione del petrolio. Bruciandolo, si libera inevitabilmente CO2 e si immettono così nuove emissioni nell'atmosfera. Ma il problema delle emissioni può essere affrontato attraverso un cambio di prospettiva: sfruttando cioè la CO2 già in circolazione, al fine di sintetizzare un carburante alternativo a quello di origine fossile. L'idea, spiega Ranocchiari, consiste proprio "nel cambiare la fonte del carbonio", traendo la CO2 "da tutte le fonti che sono rinnovabili": quindi, ottenendola "dalla gassificazione della biomassa", oppure catturandola direttamente dall'aria. L'idrogeno destinato al nuovo carburante viene invece ottenuto dall'acqua, attraverso elettricità da fonti rinnovabili.

I costituenti del nuovo carburante sono così serviti. A partire dagli stessi viene quindi ottenuto metanolo, che è il più elementare fra gli alcool. E grazie a quest'ultimo composto sarà così possibile, attraverso più trasformazioni, produrre un cherosene di sintesi destinato all'aviazione. Il procedimento si basa su "un nuovo sistema catalitico, che è stato appunto sviluppato dal PSI e dalla società Metafuels". La resa energetica del nuovo carburante è equiparabile a quella del cherosene di origine fossile. Ma la differenza cruciale risiede nel fatto che, con la sua combustione, si libera nell'aria CO2 che nell'ambiente era in definitiva già presente. "Il principio", sottolinea il ricercatore, "è proprio quello di utilizzare la CO2 che è esistente al momento". Con la combustione, non viene quindi prodotta nuova CO2.

Gli studi sul futuro dell'aviazione, per quanto attiene alle fonti energetiche, si focalizzano però su più prospettive: si va dall'elettricità, con il ricorso a batterie al litio, fino all'idrogeno sfruttato nelle celle a combustibile. Perché allora puntare proprio su un cherosene sintetico? Qui, rileva Ranocchiari, intervengono problemi che concernono le stesse dinamiche del volo. Per poter volare "gli aerei devono essere leggeri" e il carburante, di conseguenza, "deve essere ad altissima gravimetrica": deve insomma assicurare un vantaggioso rapporto fra l'energia e la massa, come pure fra l'energia e il volume. Ora, le batterie al litio hanno una densità energetica gravimetrica molto bassa: in altre parole necessitano di una massa considerevole per poter produrre l'energia necessaria.

Per i voli a media e lunga percorrenza, quando ogni chilogrammo conta, le batterie pesano quindi veramente troppo. E l'idrogeno? Questa fonte presenta invece "una bassa energia volumetrica" rispetto al cherosene. Per gestire questo problema, la forma e i sistemi di propulsione dei velivoli alimentati a idrogeno andrebbero così completamente rivisti, col risultato di avere "aerei più grandi o più pesanti". Oppure si dovrebbe individuare una soluzione "di compromesso sulle distanze da percorrere". Per ora è quindi "difficile immaginare che queste tecnologie riescano a sopperire a tutto il mercato del volo" e, al tempo stesso, "a de-carbonizzare il settore".

Nel raffronto il carburante sintetico presenta invece più vantaggi. La premessa da fare è che sia il cherosene di origine fossile, sia quello di natura sostenibile, "hanno delle proprietà sostanzialmente simili". Del resto l'idea al centro del progetto è "di produrre una simile composizione chimica", senza però "utilizzare un processo basato su combustibili fossili". Il nuovo carburante potrebbe quindi essere utilizzato immediatamente nei reattori, senza apportare ad essi modifiche di sorta.

Ma è proprio sul terreno della sostenibilità ambientale, che si profilano i vantaggi più rilevanti. Per quanto riguarda i voli a lunga percorrenza "la tecnologia è ancora basata sul cherosene" e tale rimarrà per decenni. Dobbiamo però "raggiungere la neutralità carbonica nel 2050", sottolinea lo studioso del PSI, "per evitare i grandi disastri causati dal riscaldamento climatico". Posto quindi che in avvenire non ci sarà più l'opzione dei combustibili fossili, occorre studiare delle modalità per "sintetizzare in maniera alternativa" queste sostanze. E intanto, fra gli attori del settore, è ben diffusa la consapevolezza che "ci debba essere la transizione energetica a netto zero".

La tecnologia sviluppata da PSI e Metafuels, inoltre, potrebbe prevenire la formazione di quelle polveri sottili che sono prodotte dalla combustione del cherosene fossile, e che generano in quota scie di condensazione. Anche questo fenomeno, va rammentato, contribuisce in misura consistente all'impatto climatico del traffico aereo. Ebbene, la composizione molecolare del carburante sintetico consente anche di ridurre drasticamente la formazione di queste particelle: "Si sanno quali sono le molecole che producono questo particolato di carbonio. E quindi sappiamo in che direzione andare per evitare questa formazione", osserva in proposito l'esperto.

Quali saranno, in conclusione, le prossime tappe che scandiranno il percorso del progetto? Al PSI, spiega Ranocchiari, "stiamo costruendo proprio l'impianto pilota per permettere la validazione del processo" nel giro di due anni. Questa installazione servirà quindi per convalidare la tecnologia in vista di uno sfruttamento commerciale, su vasta scala, nel prossimo futuro. Sarà quindi necessario ancora un po' di lavoro. Ma intanto il progetto ha davvero... messo le ali.

Alex Ricordi