THE AVIO AERO

PEOPLE’S MAGAZINE

Generare energia rinnovabile è forse la più concreta ed efficace via per un pianeta più pulito, nonché un argine ai sempre più visibili effetti del cambiamento climatico. Portare in volo aerei alimentati ad energia rinnovabile è qualcosa di effettivamente possibile sin dal 2009, anno in cui fu brevettato e approvato dall’organismo di standardizzazione non-profit ASTM International il primo tipo di Sustainable Aviation Fuel (ovvero bio-carburante prodotto senza uso di petrolio).

Ogni carburante non (o solo parzialmente) basato sul petrolio, è dunque definibile come SAF. Nell’attuale regolamentazione aeronautica, esistono due tipologie standard di carburanti tradizionali certificati per l’uso in volo e per la distribuzione logistica fin dentro gli aeroporti, e prendono il nome di JetA e JetA1: i SAF rispondono sostanzialmente agli stessi standard di prodotto, con una determinante differenza nelle materie prime da cui sono sinteticamente derivati e nel modo, o misura, in cui vengono miscelati ai combustibili fossili tradizionali.

A monte del processo di produzione dei SAF c’è quindi la materia prima che è completamente rinnovabile: oli vegetali, grassi animali, alghe, derivati di alcol e zuccheri, e persino rifiuti organici. Il loro processo di produzione entra nel vivo con la lavorazione, poi la raffinazione a cui segue la distribuzione presso gli aeroporti. Il livello di emissioni inquinanti generate da un aereo che usa SAF può arrivare a meno dell’80% rispetto al cherosene, secondo analisi sull’intero ciclo di vita. Invece, è ancora più notevole la diminuzione delle emissioni nell’intero processo di estrazione, produzione e distribuzione che riguarda i SAF.

An indicative overview of where low- and zero-carbon energy could be deployed in commercial aviation, source: Waypoint 2050.

Attualmente, esistono 7 tipologie di SAF “Drop-in” certificati, che sono anche disponibili in alcuni aeroporti (Los Angeles, San Francisco, Oslo, Stoccolma) e sono stati già utilizzati su circa 300 mila voli di linea (la prima volta nel 2015). Ciò equivale a meno dell’1% del consumo globale di carburante per aerei, e per questo è sempre più auspicabile una spinta verso l’adozione dei SAF: secondo gli studi presenti nel report Waypoint 2050 di ATAG, all’attuale ritmo di utilizzo, questi carburanti alternativi potrebbero raggiungere il 2% entro il 2025.

Tale percentuale, agli stessi regimi, potrebbe addirittura arrivare all’86% della fornitura carburante globale (450-500 milioni di tonnellate) entro il 2050, ma solo in presenza di nuovi investimenti, politiche regolamentari e incrementi, od ottimizzazioni, della produzione e della filiera SAF. Sempre secondo studi di settore, se a ciò si sommasse l’apporto di tecnologie totalmente nuove (come ibrido elettrico, idrogeno) il settore sarebbe in grado di raggiungere il tanto agognato traguardo di zero emissioni CO₂ entro il 2065.  

Anche l’idrogeno è considerato un SAF, sebbene ancora necessiti di molto tempo per definire tecnologie e regolamentazione del suo utilizzo in sicurezza e nelle quantità adatte (ad esempio, un pieno di idrogeno su un velivolo medio-piccolo equivale a 4 volte quello di cherosene). Infatti, per i voli a lungo raggio (oltreoceano o intercontinentali) le soluzioni SAF sono le uniche probabilmente adottabili da qui ai prossimi decenni, considerati i tempi di sviluppo e maturazione tecnologica delle innovazioni per grandi aerei da 150 a 400 passeggeri.

The GEnx, which powers jets like Boeing 747-8B and 787, is among the many GE engines that have already been powered by SAF.

Così, già dal 2006, GE Aviation è tra i soggetti industriali impegnati nella sperimentazione e nel processo di certificazione dei biocarburanti. Tutti i motori GE sono certificati per utilizzare carburante standard JetA e JetA1, e di conseguenza sono altrettanto in grado di operare utilizzando i SAF che rispondono agli stessi requisiti (tecnicamente chiamati ASTM D1655 e D7566). Lo conferma Gurhan Andac, Engineering Leader di GE per gli Aviation fuel and additives: “I SAF consentono un processo di produzione e distribuzione più sostenibile, coerente con gli obiettivi economici, sociali e ambientali, insieme a un equilibrio ecologico poiché mitigano il consumo di risorse naturali e il contributo al cambiamento climatico, riducendo l'impronta di carbonio dell'aviazione”.

Da oltre un decennio, GE si occupa di performance e operatività, nonché della qualifica dei SAF affinché il loro impiego garantisca prestazioni del tutto equivalenti a quelle ottenute con i carburanti tradizionali. “I nostri team si accertano che l’utilizzo di SAF non impatti sull’intero sistema motore, come sui singoli componenti, grazie alla costante raccolta e analisi di dati oltre che alle intense attività di testing”, continua Andac.

“Siamo inoltre a stretto contatto con istituti e comitati che hanno il compito di mantenere e continuare a sviluppare questi derivati sia sul piano operativo sia su quello delle politiche e normative che aiutano la transizione dal cherosene verso i carburanti alternativi. Senza dimenticare il coinvolgimento anche dei clienti che desiderano adoperarli e compiere la transizione.”

Dr. Gurhan Andac, GE's Engineering Leader for Aviation Fuels and Additives.

"Lavoriamo a stretto contatto con istituti e comitati che hanno il compito di mantenere e continuare a sviluppare questi derivati sia sul piano operativo sia su quello delle politiche e normative che aiutano la transizione dal cherosene verso i carburanti alternativi"

Una transizione che presenta diverse complessità, in primis legate ai costi di prodotto e processo ancora molto alti (specie rispetto al cherosene) e alla stessa catena di fornitura tuttora poco sviluppata e diffusa nei vari continenti. “Per quanto appaiano equivalenti nell’impiego, la complessità sta principalmente nell’esigenza di ulteriori approfondimenti e attività che regolino la certificazione e permettano di concentrarsi su combustibili alternativi totalmente capaci di rendersi autonomi dai combustibili fossili, senza essere miscelati.”

Antonio Peschiulli è il Leader dell’Ingegneria per le tecnologie di combustione in Avio Aero, e anche lui dal 2009 (all’interno del laboratorio condiviso con il Politecnico di Torino, chiamato GREAT Lab - GReenEngineforAirTranport) si dedicò coi colleghi a studi comparativi di combustibile tradizionale e alternativo con i relativi effetti sul motore aeronautico influenzati dalla natura stessa della materia prima alla base del combustibile. L’impegno di Peschiulli nei programmi per l’aviazione sostenibile è maturato anche successivamente con Clean Sky2.

Antonio Peschiulli, Combustion Technology Engineering Leader at Avio Aero, here at a Clean Sky2 conference in 2019.

"Esiste l'esigenza di ulteriori approfondimenti e attività che regolino la certificazione e permettano di concentrarsi su combustibili alternativi totalmente capaci di rendersi autonomi dai combustibili fossili, senza essere miscelati"

Vista secondo l’esperienza di chi progetta componenti come i combustori aeronautici (chiaramente centrali nell’adozione dei SAF), la questione si arricchisce di complessità: “in un mondo tanto regolamentato e tecnologico come quello aeronautico, da un lato la progettazione aeronautica applica standard stringenti alle caratteristiche del combustibile per garantire un funzionamento in sicurezza del combustore, e dall’altro il processo di certificazione dello stesso combustibile fa in modo che esso - qualunque sia la materia prima o il processo di produzione - continui ad essere conforme a quei requisiti” precisa Peschiulli. 

“Sicuramente” aggiunge Peschiulli, “assieme al tema di costi di produzione esiste anche quello di produzione eticamente corretta: infatti, il processo di produzione di quei SAF ottenuti da oli vegetali e relative coltivazioni deve rispondere a criteri di sostenibilità che contemplano gli impatti socio-economici, ovvero in favore della tutela ambientale globale e delle esigenze alimentari.”

_{Cover image by Margherita Fruscoloni Morello}