Carburanti e tecnologie alternative per la decarbonizzazione dei trasporti: presentato il Rapporto STEMI

Pubblicato il 22 Aprile 2022

Fornire una base conoscitiva solida, fondata sullo stato della ricerca in tema di tecnologie per la decarbonizzazione dei trasporti, per assumere le decisioni politiche più opportune per accelerare la transizione ecologica e il raggiungimento degli obiettivi di riduzione delle emissioni di CO₂ e inquinanti con il miglior rapporto costi-benefici, nonché il rafforzamento della competitività dell’economia italiana e il miglioramento della qualità della vita dei cittadini, anche alla luce del dibattito europeo sul Pacchetto ‘Fit for 55’.

Questi gli obiettivi del Rapporto “La decarbonizzazione dei trasporti – Evidenze scientifiche e proposte di policy”, elaborato dagli esperti della Struttura Transizione Ecologica della Mobilità e delle Infrastrutture (STEMI) del Ministero delle Infrastrutture e della Mobilità Sostenibili (MIMS) – presentato oggi nel corso di un evento online – che si articola in varie sezioni dedicate alle diverse modalità di trasporto – automobili, veicoli commerciali, autobus per trasporto pubblico locale, treni, navi, aerei – e analizza le tecnologie disponibili e le infrastrutture necessarie alla decarbonizzazione in termini di efficienza, costo, potenzialità di riduzione delle emissioni e scalabilità industriale nel contesto italiano.

“Il Rapporto STEMI offre considerazioni scientifiche e suggerimenti di policy a beneficio sia del settore pubblico sia di quello privato – ha spiegato il ministro Enrico Giovannini –. Dal punto di vista degli interventi infrastrutturali date le condizioni tecnologiche attuali e ferma restando l’esigenza di continuare a sperimentare soluzioni alternative ai combustibili fossili, è fondamentale investire in sistemi di generazione elettrica da fonti rinnovabili e potenziare la rete di ricarica. Molti degli interventi del Mims, inseriti nel Piano Nazionale di Ripresa e Resilienza, o finanziati con l’ultima legge di Bilancio, vanno nella direzione indicata dal Rapporto, ma ulteriori investimenti saranno necessari da parte del settore pubblico e del settore privato per raggiungere gli obiettivi europei”.

Ridurre le emissioni di CO₂ e di inquinanti prodotte dai trasporti

Il Rapporto parte dall’analisi dei numeri e del contesto di partenza del nostro Paese, dove il settore dei trasporti è direttamente responsabile del 25,2% delle emissioni di gas a effetto serra e del 30,7% delle emissioni di CO2, a cui si aggiungono le emissioni nel settore dell’aviazione e del trasporto marittimo internazionali.

Il 92,6% delle emissioni nazionali di tutto il comparto è attribuibile al trasporto stradale di passeggeri e merci, settore per il quale si registra un aumento del 3,2% delle emissioni tra il 1990 e il 2019, in controtendenza rispetto al calo del 19% delle emissioni totali durante lo stesso periodo.

Per contribuire a raggiungere gli obiettivi europei del pacchetto ‘Fit for 55’, che prevedono la riduzione del 55% delle emissioni climalteranti entro il 2030 e il loro azzeramento entro il 2050, è necessario accelerare il processo di decarbonizzazione, partendo proprio dal settore della mobilità.

Come spiegato da Nicola Armaroli, ricercatore del CNR e componente del comitato STEMI, i motori termici tradizionali rimarranno prevalenti presumibilmente per i prossimi 10 anni ma la transizione va pianificata e accompagnata fin da ora e percorsa in questo lasso di tempo.

Per ridurre le emissioni climalteranti del settore le soluzioni tecnologiche basate sull’elettrificazione risultano attualmente quelle più promettenti per diversi comparti, soprattutto quello del trasporto su strada, perché la rete elettrica è già disponibile e necessita solo di essere implementata in infrastruttura di ricarica adeguata. Biometano, idrogeno verde, biocombustibili avanzati e combustibili sintetici, a causa dell’attuale scarsa capacità produttiva e degli alti costi ad essa collegati, potranno servire a decarbonizzare trasporti più difficilmente elettrificabili, come quelli marittimi e aerei.

Inoltre, se per alcuni mezzi (automobili, furgoni commerciali, autobus, treni) le tecnologie alternative sono già adottabili in larga scala, per altri (navi, aerei e camion a lunga percorrenza) la sperimentazione è ancora in corso ed è quindi necessario continuare a investire in ricerca e sviluppo.

“L’obiettivo – ha ribadito il ministro Giovannini – è accelerare la transizione ecologica, riducendo drasticamente le emissioni inquinanti e climalteranti nei trasporti. Per il Paese è una grande sfida verso un modello di sviluppo sostenibile e per le imprese una grande opportunità di innovazione e business”.

Elettrico principale soluzione per automobili, furgoni commerciali e autobus

I veicoli elettrici a batteria (BEV) si configurano al momento come l’opzione più idonea per raggiungere gli obiettivi al 2030, sia in termini di efficienza energetica, sia di riduzione delle emissioni.

Già con il mix energetico attuale, infatti, la sostituzione dei veicoli a combustione interna, che oggi rappresentano il 99% del trasporto stradale italiano, con veicoli elettrici comporterebbe per il nostro Paese una riduzione del 50% delle emissioni sul ciclo di vita del trasporto leggero su strada.

Anche dal punto di vista dei costi, la soluzione risulta già oggi quella più praticabile considerando che, sull’intero ciclo di vita, il costo totale di possesso e utilizzo di un’autovettura privata a trazione elettrica è inferiore a quello di una con motore a combustione interna e l’impatto ambientale è notevomente inferiore.

Occorre tuttavia potenziare l’infrastruttura di ricarica e investire sulla produzione industriale nazionale di batterie e di veicoli, favorendo il riciclo dei materiali rari.

Per il trasporto pubblico locale (TPL), in particolare quello urbano, la scelta dei mezzi elettrici risulta oggi la migliore opzione in termini infrastrutturali e di riduzione delle emissioni. In ambito extraurbano si registra l’aumento di veicoli a batteria con autonomia sempre maggiore (fino a 600 km).

Anche l’idrogeno verde potrebbe rappresentare un’opportunità, in particolare nelle cosiddette hydrogen valley, cioè distretti in cui la produzione di idrogeno è funzionale alla decarbonizzazione anche di altri settori industriali (chimica, fertilizzanti, acciaio, processi ad alta temperatura).

Camion: tre alternative possibili

Nel settore dei mezzi pesanti per il trasporto merci su strada sono tre le possibili alternative identificate per sostituire i mezzi ad alimentazione tradizionale: i veicoli a batteria, con necessità di ricarica ad altissima potenza (1 MW) o di scambio delle batterie (battery swap), i veicoli elettrici alimentati attraverso una linea aerea installata sulle autostrade e, a certe condizioni, i veicoli a idrogeno verde.

Dalle analisi contenute nel Rapporto risulta che un camion elettrico possa conseguire risparmi fino al 70% delle emissioni calcolate sul suo ciclo di vita. Le scelte da compiere dovranno essere necessariamente condivise con i partner europei e i Paesi confinanti per convergere su standard comuni e consentire una reciproca interoperabilità.

Trasporto ferroviario: batteria e idrogeno possibili alternative all’elettrico

Il settore ferroviario è caratterizzato da emissioni più basse per unità di trasporto ed è anche quello più flessibile in termini di diversificazione energetica grazie, soprattutto, all’elettrificazione diretta. Vanno però considerate anche le emissioni prodotte nella fase di realizzazione dell’infrastruttura ferroviaria, per cui occorre una valutazione complessiva dei risparmi di CO₂ anche in relazione ai passeggeri trasportati. Laddove l’elettrificazione non risulti possibile per questioni tecniche o economiche, il Rapporto considera la sostituzione degli attuali treni trainati a gasolio con mezzi a batteria, ibridi o, in alcuni contesti, a idrogeno verde.

Trasporto marittimo: navi più efficienti e vettori energetici decarbonizzati

L’abbattimento delle emissioni nel trasporto marittimo dipenderà sia dallo sviluppo di navi più efficienti dal punto di vista energetico, sia dalla transizione verso vettori energetici decarbonizzati. Per le distanze brevi l’elettrificazione è una tecnologia già sperimentata a livello internazionale con le navi traghetto a batteria.

Per le distanze più lunghe, ad esempio quelle percorse da navi container o dalle navi da crociera, le prospettive per la riduzione dell’impatto ambientale sono rappresentate da metanolo e idrocarburi sintetici, biocombustibili, idrogeno e ammoniaca. Si tratta di combustibili alternativi ancora in fase sperimentale e pertanto è fondamentale investire in ricerca e sviluppo per accelerarne l’adozione.

Di grande rilevanza per ridurre le emissioni inquinanti è l’elettrificazione delle banchine nei porti (cold ironing) per alimentare le navi ormeggiate: circa l’11% delle emissioni globali di gas serra del comparto marittimo è infatti prodotto da navi ancorate o ormeggiate, una quota che supera il 20% nel caso di petroliere e navi per il trasporto di prodotti chimici.

Aviazione: aeromobili più efficienti e combustibili sostenibili

Come per il trasporto navale, la decarbonizzazione nel settore aereo passa soprattutto attraverso l’efficientamento dei mezzi.
Per una riduzione maggiore delle emissioni saranno presto disponibili aerei piccoli a propulsione elettrica per tratte brevi, mentre per le distanze più lunghe le migliori prospettive per la decarbonizzazione sono rappresentate dai Sustainable aviation fuels (SAF), ovvero biocombustibili sostenibili e idrocarburi sintetici, questi ultimi ancora in fase di sviluppo.