Il primo studio in volo al mondo su aeromobili commerciali che utilizzano carburante per aviazione sostenibile al 100% mostra significative riduzioni delle emissioni non di CO2

Le misurazioni in volo di un aeromobile A350 che utilizza carburante per aviazione sostenibile al 100% (SAF) mostrano una significativa riduzione delle emissioni di particelle di fuliggine e della formazione di cristalli di ghiaccio delle scie di condensazione rispetto all’utilizzo di carburante per aviazione convenzionale
Le simulazioni del modello globale stimano una riduzione del 26% dell’impatto climatico delle scie di condensazione quando si utilizza il 100% SAF
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Berlino, 6 giugno 2024 – I risultati del primo studio in volo al mondo sull’impatto dell’utilizzo di carburante per aviazione 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 delle scie di condensazione rispetto all’utilizzo di carburante Jet A-1 convenzionale.

Lo studio ECLIF3, a cui 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 del 100% di SAF sulle emissioni di entrambi i motori di un Airbus A350 alimentato da motori Rolls-Royce Trent XWB e seguito da un aereo da caccia DLR.

Rispetto a un carburante di riferimento Jet A-1, il numero di cristalli di ghiaccio delle scie di condensazione per massa di SAF non miscelato consumato è stato ridotto del 56%, il che potrebbe ridurre significativamente l’effetto di riscaldamento climatico delle scie di condensazione.

Le simulazioni del modello climatico globale condotte dal DLR sono state utilizzate per stimare il cambiamento nel bilancio energetico nell’atmosfera terrestre, noto anche come forzante radiativo, da parte delle scie di condensazione. Si è stimato che l’impatto delle scie di condensazione fosse ridotto di almeno il 26 percento con l’uso del 100% di SAF rispetto alle scie di condensazione risultanti dal carburante di riferimento Jet A-1 utilizzato in ECLIF3. Questi risultati dimostrano che l’uso di SAF in volo potrebbe ridurre significativamente l’impatto climatico dell’aviazione nel breve termine, riducendo gli effetti non legati alla CO2 come le scie di condensazione, oltre a ridurre le emissioni di CO2 durante il ciclo di vita di SAF.

“I risultati degli esperimenti di volo ECLIF3 dimostrano come l’uso di SAF al 100% possa aiutarci a ridurre significativamente l’effetto di riscaldamento climatico delle scie di condensazione, oltre ad abbassare l’impronta di carbonio del volo, un chiaro segno dell’efficacia di SAF verso un’aviazione compatibile con il clima”, ha affermato Markus Fischer, membro del consiglio di amministrazione della divisione DLR per l’aeronautica.

Mark Bentall, responsabile del programma di ricerca e tecnologia di Airbus, ha affermato: “Sapevamo già che i carburanti sostenibili per l’aviazione potevano ridurre l’impronta di carbonio dell’aviazione. Grazie agli studi ECLIF, ora sappiamo che SAF può anche ridurre le emissioni di fuliggine e la formazione di particolato 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 il 100% di SAF a causa della mancanza di aromatici nel SAF di Neste utilizzato e forniscono ulteriori dati scientifici a supporto dell’uso di SAF a concentrazioni più elevate rispetto al 50% attualmente approvato”, ha affermato Alexander Kueper, Vice President Renewable Aviation Business di Neste.

Alan Newby, Direttore Ricerca e Tecnologia di Rolls-Royce, ha affermato: “L’utilizzo di SAF a elevati rapporti di miscelazione costituirà una parte fondamentale del percorso dell’aviazione verso zero emissioni nette di CO2. Questi test non solo hanno dimostrato che il nostro motore Trent XWB-84 può funzionare al 100% con SAF, ma i risultati mostrano anche come si possa ottenere un valore aggiuntivo da SAF riducendo anche gli effetti climatici non legati alla CO2”.

Il team di ricerca ha riportato i suoi risultati sulla rivista Copernicus Atmospheric Chemistry & Physics (ACP) come parte di un processo scientifico sottoposto a revisione paritaria e fornisce la prima prova in situ del potenziale di mitigazione dell’impatto climatico dell’utilizzo di SAF puro al 100% su un aereo commerciale. Il programma ECLIF3, che include anche ricercatori del National Research Council of Canada e dell’Università di Manchester, ha condotto test sulle emissioni in volo e test a terra associati nel 2021. Fai clic qui per leggere il rapporto completo.

Emissioni e impatto climatico dei carburanti alternativi (ECLIF)
DLR ha condotto estesi test di volo per caratterizzare le emissioni di carburanti sintetici nel 2015 con la campagna ECLIF1. Questi test di volo sono proseguiti nel 2018 con la campagna ECLIF2 in collaborazione con la NASA, che ha 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 hanno avuto luogo nel 2021. Questi test di volo hanno utilizzato il 100% di SAF su un A350 per confermare quanto efficacemente l’utilizzo di SAF non miscelato 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 aereo sorgente di emissione, bruciando il Jet A-1 commerciale come carburante di riferimento e HEFA-SPK (SAF). L’aereo di ricerca DLR Falcon 20-E era dotato di un’ampia gamma di strumenti per misurare i gas di scarico , particelle di aerosol volatili e non volatili e particelle di ghiaccio 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 ritrovo sul Mediterraneo e sulla Francia meridionale. Il DLR Falcon ha quindi seguito l’Airbus A350-941 a diverse distanze per raccogliere dati sulle sue emissioni e sulle scie di condensazione.
Molteplici campagne di volo con il tracker DLR Falcon hanno confrontato le emissioni in volo sia del carburante convenzionale Jet A-1 che del carburante per aviazione sostenibile di Neste, esteri idroelettrici e acidi grassi (HEFA).

Carburanti sostenibili per l’aviazione
L’iniziativa ReFuelEU Aviation Regulation della Commissione Europea definisce il carburante sostenibile per l’aviazione (SAF) come carburanti sintetici per l’aviazione, biocarburanti avanzati prodotti da materie prime quali residui agricoli o forestali, alghe e rifiuti organici, o biocarburanti prodotti da altre materie prime con “elevato potenziale di sostenibilità” (ad esempio olio da cucina usato, determinati grassi animali) che soddisfano i criteri di sostenibilità ed emissioni di gas serra, come stabilito nella Direttiva sulle energie rinnovabili (RED).
I SAF derivano da fonti rinnovabili come definito sopra. Questi includono principalmente carburanti a base vegetale o a base di rifiuti, ma anche, nel prossimo futuro, e-carburanti sintetizzati rinnovabili e idrogeno prodotto in modo sostenibile da fonti energetiche rinnovabili. Molti di questi carburanti sostenibili per l’aviazione sono privi di composti denominati “aromatici”. Meno aromatici nel carburante significano meno fuliggine nelle emissioni e quindi meno cristalli di ghiaccio nelle scie di condensazione. Quindi l’utilizzo di carburanti sostenibili per l’aviazione al posto del convenzionale Jet A-1 riduce due effetti di riscaldamento climatico dell’aviazione: scie di condensazione ed emissioni di anidride carbonica.

Fuliggine, cristalli di ghiaccio, scie di condensazione ed effetti climatici
I motori degli aerei emettono particelle di fuliggine e aerosol volatili. In particolare, la fuliggine agisce come nucleo di condensazione per piccole gocce d’acqua surraffreddate, che si congelano immediatamente formando cristalli di ghiaccio e diventano visibili nel cielo come scie di condensazione. I cristalli di ghiaccio nelle scie di condensazione possono persistere per diverse ore in condizioni fredde e umide ad altitudini di circa otto-dodici chilometri, formando nubi alte note come scie di condensazione o cirri. Queste nubi possono avere un effetto di riscaldamento o raffreddamento locale, a seconda della posizione del sole e della natura della superficie sottostante. La ricerca ha dimostrato che l’effetto di riscaldamento prevale a livello globale. La comparsa di queste nubi dipende dalle condizioni meteorologiche ed è quindi estremamente variabile nel tempo e nello spazio, per cui alcune regioni hotspot di scie di condensazione sono responsabili di una grande parte dell’effetto di riscaldamento. Studi in tutto il mondo hanno dimostrato che gli effetti non legati alla CO2, comprese le scie di condensazione, potrebbero rappresentare una parte significativa dell’impatto climatico complessivo dell’aviazione. Le scie di condensazione e i cirri che ne derivano rimangono nel cielo solo per poche ore e il loro effetto riscaldante è quindi di breve durata. Ciò rende l’uso mirato di carburanti per l’aviazione sostenibili su rotte che producono prevalentemente scie di condensazione con un effetto riscaldante molto attraente per i benefici climatici a breve termine. Ridurre le emissioni di anidride carbonica sostituendo il cherosene fossile con carburanti per l’aviazione sostenibili ha anche importanti benefici a lungo termine, poiché l’anidride carbonica rimane nell’atmosfera per secoli e provoca il riscaldamento globale.