L’aeromobile di prova A350 seguito dall’aereo di inseguimento DLR durante la campagna di volo ECLIF3 (foto S.Ramadier – Copyright Airbus 2021)
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Berlino (Germania) – I risultati del primo studio in volo al mondo sull’impatto dell’uso di carburante sostenibile al 100% (SAF) su entrambi i motori di un aeromobile commerciale mostrano una riduzione delle particelle di fuliggine e della formazione di cristalli di ghiaccio nelle scie di condensazione rispetto all’uso del carburante Jet A-1 convenzionale.
Nel giugno scorso, lo studio ECLIF3, al quale hanno collaborato Airbus, Rolls-Royce, il Centro Aerospaziale Tedesco (DLR) e il produttore di SAF Neste, è stato il primo a misurare l’impatto dell’uso di SAF al 100% sulle emissioni di entrambi i motori di un Airbus A350 alimentato da motori Rolls-Royce Trent XWB, seguito da un aereo di inseguimento DLR.
Rispetto a un carburante di riferimento Jet A-1, il numero di cristalli di ghiaccio per massa di SAF puro consumato è stato ridotto del 56%, il che potrebbe ridurre significativamente l’effetto di riscaldamento climatico delle scie di condensazione.
Le simulazioni globali del modello climatico condotte dal DLR sono state utilizzate per stimare il cambiamento nell’equilibrio energetico nell’atmosfera terrestre, noto anche come forzante radiativa, causato dalle scie di condensazione. E’ stata stimata una riduzione dell’impatto delle scie di condensazione di almeno il 26% con l’uso di SAF al 100% rispetto alle scie di condensazione derivanti dal carburante di riferimento Jet A-1 utilizzato nell’ECLIF3. Questi risultati mostrano che, nel breve termine, l’uso del SAF in volo potrebbe ridurre significativamente l’impatto climatico dell’aviazione, riducendo gli effetti non collegati alla CO2 come le scie di condensazione, oltre a ridurre le emissioni di CO2 nel ciclo di vita del SAF.
Il team di ricerca ha riportato i propri risultati nella rivista Copernicus Atmospheric Chemistry & Physics (ACP) come parte di un processo scientifico peer-reviewed e fornisce la prima evidenza in-situ del potenziale di mitigazione dell’impatto climatico dell’uso di SAF puro al 100% su un aeromobile commerciale. Il programma ECLIF3, che include anche ricercatori del Consiglio Nazionale delle Ricerche del Canada e dell’Università di Manchester, ha condotto test di emissioni in volo e test a terra associati nel 2021.
I commenti
“I risultati degli esperimenti di volo ECLIF3 mostrano come l’uso del SAF al 100% possa aiutarci a ridurre significativamente l’effetto di riscaldamento climatico delle scie di condensazione, oltre a ridurre l’impronta di carbonio del volo – un chiaro segno dell’efficacia del SAF verso un’aviazione compatibile con il clima“, ha dichiarato Markus Fischer, Divisional Board Member for Aeronautics del DLR.
Mark Bentall, head of Research & Technology Programme di Airbus, ha dichiarato: “Sapevamo già che i carburanti sostenibili per l’aviazione potevano ridurre l’impronta di carbonio dell’aviazione. Grazie agli studi ECLIF, ora sappiamo che il SAF può anche ridurre le emissioni di fuliggine e la formazione di particelle di ghiaccio che vediamo come scie di condensazione. Questo è un risultato molto incoraggiante, basato sulla scienza, che dimostra quanto siano cruciali i carburanti sostenibili per l’aviazione per la decarbonizzazione del trasporto aereo“.
“Il SAF è ampiamente riconosciuto come una soluzione cruciale per mitigare l’impatto climatico del settore dell’aviazione, sia a breve che a lungo termine. I risultati dello studio ECLIF3 confermano un impatto climatico significativamente inferiore quando si utilizza SAF al 100% a causa della mancanza di aromatici nel SAF di Neste utilizzato e forniscono ulteriori dati scientifici a supporto dell’uso del SAF a concentrazioni più elevate rispetto all’attuale 50% approvato“, ha affermato Alexander Kueper, Vice Presidente Business Aviation Rinnovabile di Neste.
Alan Newby, Director Research & Technology di Rolls-Royce, ha aggiunto: “L’uso del SAF ad alti rapporti di miscelazione sarà una parte fondamentale del percorso dell’aviazione verso zero emissioni di CO2. Non solo questi test hanno dimostrato che il nostro motore Trent XWB-84 può funzionare con SAF al 100%, ma i risultati mostrano anche come si possa ottenere un valore aggiunto dal SAF riducendo gli effetti climatici non-CO2“.
Per approfondire
Emissioni e Impatto Climatico dei Carburanti Alternativi (ECLIF)
Il DLR ha condotto estesi test di volo per caratterizzare le emissioni dei carburanti sintetici nel 2015 con la campagna ECLIF1. Questi test di volo sono continuati nel 2018 con la campagna ECLIF2 in collaborazione con la NASA, e hanno dimostrato che l’impatto climatico delle scie di condensazione può già essere ridotto utilizzando una miscela 50/50 di cherosene e SAF.
I voli ECLIF3 si sono svolti nel 2021. Questi test di volo hanno utilizzato SAF al 100% su un A350 per confermare quanto efficacemente l’uso di SAF puro riduca il numero di cristalli di ghiaccio nelle scie di condensazione. Il primo Airbus A350-941 mai costruito, alimentato da motori Rolls-Royce Trent XWB-84, è servito come aeromobile sorgente di emissioni, bruciando Jet A-1 commerciale come carburante di riferimento e HEFA-SPK (SAF). L’aereo di ricerca DLR Falcon 20-E è stato equipaggiato con una vasta gamma di strumenti per misurare i gas di scarico, le particelle aerosol volatili e non volatili e le particelle di ghiaccio delle scie di condensazione. Il Falcon è decollato dal sito DLR di Oberpfaffenhofen, mentre l’Airbus A350-941 ha iniziato il suo viaggio all’aeroporto di Tolosa Blagnac, con punti di rendezvous sopra il Mediterraneo e il sud della Francia. Il DLR Falcon ha poi seguito l’Airbus A350-941 a diverse distanze per raccogliere dati sulle sue emissioni e scie di condensazione.
Diverse campagne di volo con il tracciatore DLR Falcon hanno confrontato le emissioni in volo sia del carburante Jet A-1 convenzionale sia del carburante sostenibile per l’aviazione di Neste, Estere e Acidi Grassi Idroprocessati (HEFA).
Carburanti sostenibili per l’aviazione
L’iniziativa di regolamentazione ReFuelEU Aviation della Commissione Europea definisce il carburante sostenibile per l’aviazione (SAF) come carburanti sintetici per l’aviazione, biocarburanti avanzati prodotti da materie prime come residui agricoli o forestali, alghe e bio-rifiuti, o biocarburanti prodotti da altre materie prime con “alto potenziale di sostenibilità” (es. oli da cucina usati, alcuni grassi animali) che soddisfano i criteri di sostenibilità e di emissioni di gas serra, come stabilito nella Direttiva sulle Energie Rinnovabili (RED).
Il SAF è derivato da fonti rinnovabili come definite sopra. Queste includono principalmente carburanti a base vegetale o basati su rifiuti, ma anche, nel prossimo futuro, e-fuels sintetizzati rinnovabili e idrogeno prodotto in modo sostenibile da fonti di energia rinnovabile. Molti di questi carburanti sostenibili per l’aviazione sono privi di composti chiamati “aromatici”. Avere meno aromatici nel carburante significa meno fuliggine nelle emissioni e quindi meno cristalli di ghiaccio nelle scie di condensazione. Pertanto, l’uso di carburanti sostenibili per l’aviazione al posto del Jet A-1 convenzionale riduce due effetti di riscaldamento climatico dell’aviazione: le scie di condensazione e le emissioni di anidride carbonica.
Emissioni di fuliggine, cristalli di ghiaccio, scie di condensazione ed effetti climatici
I motori degli aeromobili emettono particelle di fuliggine e aerosol volatili. In particolare, la fuliggine funge da nucleo di condensazione per piccole gocce d’acqua super-raffreddate, che si congelano immediatamente formando cristalli di ghiaccio visibili nel cielo come scie di condensazione. I cristalli di ghiaccio in queste scie possono persistere per diverse ore in condizioni fredde e umide a quote comprese tra gli otto e i dodici chilometri, formando nubi alte note come scie di condensazione o nubi cirriformi. Queste nubi possono avere un effetto di riscaldamento o raffreddamento locale, a seconda della posizione del sole e della natura della superficie sottostante. Le ricerche hanno dimostrato che a livello globale predomina l’effetto di riscaldamento. La formazione di queste nubi dipende dalle condizioni meteorologiche ed è quindi estremamente variabile nel tempo e nello spazio, rendendo poche regioni di hotspot responsabili di una grande parte dell’effetto di riscaldamento. Studi condotti a livello mondiale hanno dimostrato che gli effetti non-CO2, comprese le scie di condensazione, potrebbero rappresentare una proporzione significativa dell’impatto climatico complessivo dell’aviazione.
Le scie di condensazione e le conseguenti nubi cirriformi da scia rimangono nel cielo solo per poche ore, e il loro effetto di riscaldamento è quindi di breve durata. Questo rende molto attraente l’uso mirato di carburanti sostenibili per l’aviazione su rotte che producono prevalentemente scie con effetto di riscaldamento, per i benefici climatici a breve termine. Ridurre le emissioni di anidride carbonica sostituendo il cherosene fossile con carburanti sostenibili per l’aviazione ha anche importanti benefici a lungo termine, poiché l’anidride carbonica rimane nell’atmosfera per secoli e contribuisce al riscaldamento globale •
(Fonte e foto: Ufficio Stampa AIRBUS: Heritage House Reputation Architects)
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