Gli Alternative Fuels

La definizione di Carburante Alternativo si basa sul confronto con l’unica fonte attuale di carburanti per l’Aviazione Civile che è il petrolio, per cui qualunque carburante non direttamente derivato dal petrolio (carburanti convenzionali) può essere considerato un Carburante Alternativo.

E’ dal 2009, quando si tenne a Montreal/ICAO un primo Workshop sull’argomento, che si affrontano gli aspetti legati all’utilizzo dei Carburanti Alternativi per l’Aviazione Civile.

L’impiego dei Carburanti Alternativi, o Alternative Fuels, quale componente del “Basket of measures” previsto dallo Schema GMBM ICAO, si ritiene possa apportare uno dei più efficaci contributi per il raggiungimento dell’ambizioso obiettivo di Carbon Neutral Growth, a partire dal 2020, previsto dal Protocollo di Kyoto.

Qui di seguito una semplice classificazione per linee generali dei Carburanti Alternativi che si basa sul tipo di materia prima di base:

Classificazione generale dei Carburanti Alternativi
Carburanti sintetici (fossili) Derivati dal carbone Carbon To Liquid (CTL)
Derivati da gas naturali Gas To Liquid (GTL)
Biofuels (origine vegetale) Convenzionali  Derivati da piante per alimentazione umana: soia, mais, olio di palma 
Avanzati da biomasse dedicate  Derivati da piante no-food e piante a basso impatto, sia diretto che indiretto, dell’utilizzo della terra (rif. concetto di “Land Use Change”): Camelina, Jatropha, Alghe
Avanzati da residui e rifiuti Oli alimentari usati, rifiuti organici, residui agricoli, rifiuti 

Il beneficio principale atteso dall’utilizzo dei Carburanti Alternativi nell’Aviazione è la riduzione dei gas che causano effetto serra (Greenhouse Gas - GHG). Tuttavia, se per i combustibili alternativi sostenibili le emissioni di combustione possono arrivare ad essere neutrali e considerate quindi come livello nullo di emissioni, ciò non significa che non siano comunque presenti emissioni di GHG connesse all’utilizzo di tali combustibili alternativi.Ad oggi, la principale materia prima da cui viene ricavato il carburante per aeromobili rimane comunque il petrolio (combustibile fossile) e la quantità di Biofuels prodotta oggi in Europa è trascurabile; i prezzi, rispetto ai carburanti derivati del petrolio, rimangono attualmente molto elevati.
A titolo di esempio, facendo riferimento all’intero settore dei trasporti, in Europa attualmente il 93% dei carburanti proviene dal petrolio, il 4,2% da biomasse, lo 0,8% da gas naturale e il 2% prevede energia elettrica come fonte per l’autotrazione.

Le emissioni di Gas Serra in atmosfera correlate all’utilizzo degli Alternative Fuels vengono determinate tramite una analisi che tiene conto del totale delle emissioni che avvengono durante tutte le varie fasi di produzione del biofuel, che vanno dall’inizio della filieria (produzione/crescita della biomassa utilizzata) fino all’impiego finale del biofuel stesso. Tale tipo di valutazione si concretizza nella predisposizione di un Life Cycle Assessment (LCA): le varie fasi di valutazione sono schematizzate nell’immagine che segue:

Life cycle Biofuel from biomass  (ATAG, Beginner’s Guide to Aviation Biofuels, 2010)
Life cycle Biofuel from biomass (ATAG, Beginner’s Guide to Aviation Biofuels, 2010)

Diversi sono gli aspetti di cui bisogna tener conto nello sviluppo di un Life Cycle Assessment. Naturalmente i valori di emissione causati durante l’intero ciclo di vita di un Alternative Fuel dipendono sicuramente dalla materia prima utilizzata per ottenerlo (feedstock), ma anche dal tipo di processo di conversione (pathway) impiegato per trasformare la materia prima in biofuel. Nella valutazione di Sostenibilità inoltre, sono altresì da valutare gli impatti sulla destinazione d’uso, sia Diretta (Direct Land Use Change - DLUC) che Indiretta (Indirect Land Use Change, ILUC) sui terreni/territori utilizzati per l’ottenimento della materia prima.

L’Alternative Fuels Task Force (AFTF), il Gruppo di Lavoro istituito in ambito ICAO dedicato ai Carburanti Alternativi, ha determinato che il valore di emissioni sulla base del LCA relativo ai combustibili ricavati dal petrolio (fra cui il cherosene) è pari a 89,0 gCO2e/MJ (l’unità di misura di riferimento è l’intensità di emissione: valore pari ai grammi di CO2 immesso in atmosfera per ogni MegaJoule di energia prodotta da un motore turbogetto). E’ quindi importante che, dal punto di vista delle emissioni di CO2, al fine di poter essere efficaci nelle azioni di contrasto al cambiamento climatico, il valore caratteristico di LCA per un Alternative Fuel sia inferiore a 89,0 gCO2e/MJ.

Tale requisito è sicuramente uno dei principi-base della Sostenibilità per un biofuel. In generale, un Carburante Alternativo deve rispondere a requisiti di Sostenibilità e deve ovviamente avere le necessarie caratteristiche per assicurare la Safety nell’utilizzo.

Dal punto di vista della Sostenibilità, è comunque da osservare che ad oggi non è ancora stata formulata una definizione della stessa che sia globalmente condivisa a cui i biofuel devono rispondere. Ad esempio, l’Europa ha stabilito i propri criteri di Sostenibilità per i biofuel, riportati nella Direttiva sulle Energie Rinnovabili (R.E.D.). Tale Direttiva è comunque in corso di modifica e sarà revisionata a breve con la pubblicazione della R.E.D. II. A livello ICAO, nell’ambito dell’adozione dello Schema CORSIA, che è parte del GMBM (per ulteriori informazioni vedere le informazioni contenute nella relativa Sezione del sito), i Temi/Criteri di Sostenibilità sono attualmente in corso di discussione e definizione.

Per quanto riguarda invece gli aspetti legati alla Safety, l’utilizzo dei Carburanti Alternativi è per il momento limitato agli Aeromobili Civili da trasporto equipaggiati con motori a turbina (turbofan, turboelica, turboalbero), i quali richiedono l’impiego di carburanti che rispondono alle seguenti Specifiche:

  • ASTM D7566    Standard Specification for Aviation Turbine Fuel Containing Synthesized Hydrocarbons;
     
  • ASTM D4054    Standard Practice for Qualification and Approval of New Aviation Turbine Fuels and Fuel      Additives;
     
  • ASTM D1655     Standard Specification for Aviation Turbine Fuels;
     
  • DEF STAN 91-91 (cheroseni tradizionali).

I processi di conversione certificati in accordo alla Specifica ASTM D7566 utilizzati per la trasformazione dei vari tipi di feedstock in biofuel sono attualmente 5:

  • Fischer-Tropsch hydroprocessed synthesized paraffinic kerosene (FT-SPK);
  • Synthesized paraffinic kerosene produced from hydroprocessed esters and fatty acids (HEFA-SPK);
  • Synthesized iso-paraffins produced from hydroprocessed fermented sugars (SIP-HFS);
  • Synthesized kerosene with aromatics derived by alkylation of light aromatics from non-petroleum sources (SPK/A);
  • Alcohol-to-jet synthetic paraffinic kerosene (ATJ-SPK).

Ad oggi è consentito l’utilizzo di Alternative Fuels miscelati con i carburanti di tipo convenzionale in una percentuale di blend non superiore al 50% (ad eccezione per i biofuels prodotti con metodo (SIP-HFS), la cui percentuale massima di blend ammessa ad oggi è del 10%).
Tutti i tipi di biofuel prodotti in accordo ai processi di conversione sopra elencati sono del tipo “drop-in”, caratteristica importante che devono possedere gli Alternative Fuels; con tale termine si intende che, ai fini del suo utilizzo, il biofuel:

  • non richiede modifiche dei motori e dei sistemi-carburante degli aeromobili;
  • possiede pressoché le stesse caratteristiche dei cherosene tradizionali;
  • non risultano limitazioni delle prestazioni degli aeromobili;
  • non è richiesta modifica dei sistemi di immagazzinamento e distribuzione a terra; 
  • permette miscibilità con cherosene tradizionale senza compromettere le caratteristiche finali del    carburante. 


L’utilizzo degli Alternative Fuels nell’Aviazione Civile è uno degli strumenti che si ritiene possano dare un contributo importante nell’azione di contrasto ai cambiamenti climatici. La “visione ICAO” è per tale ragione quella di fare in modo di incentivare quanto più possibile l’utilizzo di tali tipi di combustibile.
 
Informazioni di approfondimento sulle iniziative intraprese a livello mondiale relative agli studi, attività ed iniziative riguardanti sugli Alternative Fuels sono disponibili nell’apposita sezione del sito ICAO al seguente link:

ICAO Alternative Fuels news

Curiosità: cliccando qui è possibile vedere in tempo reale gli aeromobili in volo che utilizzano biofuel.
 

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