Carburanti sostenibili (SAF): stato dell’arte e sfide

Panoramica sui Carburanti Sostenibili per l’Aviazione
Il settore dell’aviazione è sotto crescente pressione per ridurre le emissioni di gas serra e migliorare la sostenibilità. Tra le soluzioni disponibili, i carburanti sostenibili, noti come SAF (Sustainable Aviation Fuel), rappresentano una delle vie più praticabili per ridurre l’impronta carbonica del trasporto aereo nel breve e medio termine. Questo articolo analizza lo stato dell’arte dei SAF, le principali tecnologie di produzione, le criticità ambientali e infrastrutturali, le politiche di sostegno e le sfide per la loro diffusione su larga scala.

Che cosa sono i SAF?

I carburanti sostenibili per l’aviazione sono combustibili rinnovabili o a basso contenuto di carbonio che possono sostituire parzialmente o totalmente il combustibile fossile Jet A-1 senza modifiche significative ai motori o alle infrastrutture di aeromobili. I SAF includono una famiglia di prodotti ottenuti da diverse materie prime e processi chimici che portano a combustibili con caratteristiche compatibili con gli standard aeronautici certificati.

Principali vie di produzione

1. HEFA (Hydroprocessed Esters and Fatty Acids)

La via HEFA è oggi la tecnologia più matura e commercialmente disponibile per la produzione di SAF. Si basa sull’idrotrattamento di oli vegetali, grassi animali o oli usati per ottenere idrocarburi paraffinici. Pro: compatibilità con gli impianti esistenti e approvazione certificativa per blend fino al 50%. Contro: dipendenza da materie prime di origine agricola o da rifiuti oleosi, possibile concorrenza con altri settori e rischi di sostenibilità se non gestita correttamente.

2. FT (Fischer-Tropsch) e XTL

La sintesi Fischer-Tropsch consente di trasformare syngas (CO+H2) in idrocarburi liquidi. Quando il syngas è prodotto da biomassa (FT-BTL) o da CO2 catturata e idrogeno rinnovabile (e-kerosene, power-to-liquid), si generano SAF con potenziale di riduzione delle emissioni molto elevato. Questa tecnologia richiede impianti complessi e capital intensive ma può utilizzare diversi feedstock, inclusi residui legnosi non commestibili.

3. ATJ (Alcohol-to-Jet)

La via ATJ converte alcoli (etanolo, butanolo) in carburanti jet tramite processi di oligomerizzazione e idrogenazione. È interessante per regioni con abbondante produzione di alcol sostenibile. Sfide: costi di conversione e disponibilità su larga scala di alcoli sostenibili.

4. Catalytic Hydrothermolysis and other emerging pathways

Processi emergenti come la catalisi idrotermale o altre conversioni termochimiche possono trasformare biomasse umide e rifiuti organici in intermedi per SAF. Anche le tecnologie di fermentazione avanzata stanno maturando. Queste soluzioni possono ridurre la competizione con l’uso alimentare e valorizzare rifiuti difficili da trattare.

Feedstock: disponibilità e sostenibilità

Materie prime tradizionali e rifiuti

Le materie prime includono oli vegetali di prima e seconda generazione, grassi animali, oli usati da cucina, residui di industria alimentare. L’uso di oli usati e rifiuti aumenta la sostenibilità, ma la disponibilità è limitata rispetto alla domanda prevista.

Biomasse lignocellulosiche e alghe

Le biomasse lignocellulosiche (residui agricoli, residui forestali) e le alghe hanno un alto potenziale perché non competono direttamente con il cibo. Tuttavia, la raccolta, il trasporto e la conversione in intermedi per SAF richiedono tecnologie e logistica avanzate.

CO2 catturata e idrogeno rinnovabile (e-fuels)

I SAF sintetici prodotti da CO2 catturata e idrogeno verde (power-to-liquid) offrono il massimo potenziale di riduzione delle emissioni, specialmente se l’energia elettrica è rinnovabile. La sfida principale è il costo dell’idrogeno verde e la scala delle installazioni per la cattura della CO2.

Certificazione, blend e compatibilità tecnica

I SAF devono rispettare standard internazionali di qualità (es. certificazioni ASTM/EN) per essere utilizzati negli aeromobili. Oggi molte tecnologie hanno ottenuto approvazioni per blending fino al 50%, ma l’obiettivo a lungo termine è arrivare a miscele più elevate o a carburanti drop-in che possano sostituire totalmente il Jet A-1.

Limiti di blending e sicurezza operativa

I limiti di blending sono dettati da prove di compatibilità con motore, sistemi di bordo, materiali e caratteristiche di densità e viscosità. Inoltre, la gestione del carburante in aeroporti e depositi richiede certificazioni e controlli aggiuntivi per garantire sicurezza e qualità.

Impatto ambientale e ciclo di vita

La valutazione del beneficio climatico dei SAF si basa sull’analisi del ciclo di vita (LCA). Una riduzione significativa delle emissioni dipende dal tipo di feedstock, dal processo produttivo e dal calcolo degli effetti indiretti, come il cambiamento dell’uso del suolo (ILUC). È fondamentale che le politiche e le certificazioni includano criteri stringenti per evitare risultati paradossali in termini di sostenibilità.

Emissioni dirette vs indirette

Molti studi mostrano che i SAF possono ridurre le emissioni di CO2 fino al 80-90% rispetto al cherosene fossile in scenari ideali (es. e-fuels da elettricità rinnovabile), mentre soluzioni basate su oli vegetali possono avere risparmi inferiori se non gestite adeguatamente.

Politiche, regolamentazione e mercati

Quadro normativo e incentivi

L’Unione Europea e altri paesi stanno introducendo misure per favorire l’adozione dei SAF. In Europa, iniziative come il regolamento ReFuelEU Aviation puntano a introdurre obblighi di quota di SAF negli aeroporti e incentivi per la produzione.

Obblighi di blending e mercati del carbonio

Meccanismi di obbligo di blending, certificati di origine e mercati del carbonio possono accelerare la domanda. Tuttavia, è necessario un bilanciamento tra obblighi, incentivi fiscali e supporto alla prima fase di scala industriale per ridurre il gap economico con il cherosene fossile.

Economia dei SAF: costi e investimenti

I costi dei SAF sono attualmente più elevati rispetto al Jet A-1. Le ragioni principali sono i costi delle materie prime, l’intensità capitale degli impianti e la mancanza di economie di scala. Gli investimenti in impianti su larga scala, la riduzione del prezzo dell’idrogeno green e l’integrazione verticale della filiera possono ridurre i costi nel tempo.

Modelli di business e partenariati

Accordi di offtake, partenariati tra compagnie aeree, produttori di energia rinnovabile e imprese chimiche sono fondamentali per de-riskare progetti e ottenere finanziamenti. Le compagnie aeree possono acquistare SAF attraverso contratti a lungo termine o programmi di co-finanziamento per sostenere la domanda iniziale.

Infrastrutture e logistica

La distribuzione dei SAF agli aeroporti e la miscelazione con il cherosene richiedono adeguamenti logistici e infrastrutturali nei depositi, pipeline e sistemi di stoccaggio. Un aspetto critico è la creazione di hub regionali di produzione per ridurre costi di trasporto e garantire continuità di fornitura.

Adattamenti aeroportuali

Gli aeroporti devono aggiornare procedure, certificazioni e strutture per gestire l’approvvigionamento e la miscelazione. Gli operatori di rifornimento e i gestori di carburante devono essere formati per gestire correttamente i SAF e le relative miscele.

Sostenibilità sociale e responsabilità

La diffusione dei SAF deve tenere conto anche di aspetti sociali: impatto sulle comunità locali, uso del suolo, diritti dei lavoratori e trasparenza della catena di approvvigionamento. Linee guida di sostenibilità e audit indipendenti sono strumenti essenziali per assicurare pratiche etiche.

Rischi e criticità principali

1. Limitata disponibilità di feedstock sostenibili

La quantità di materie prime non in competizione con la produzione alimentare è limitata. Senza fonti aggiuntive come residui lignocellulosici o e-kerosene, non sarà possibile soddisfare la domanda futura.

2. Costi e competitività economica

I costi elevati dei SAF rimangono la barriera primaria. Senza politiche di supporto e mercati prevedibili, gli investimenti rischiano di rimanere insufficienti.

3. Certificazione e standardizzazione

La molteplicità di tecnologie richiede processi chiari di certificazione e normative armonizzate per facilitare l’inserimento nel mercato globale.

4. Rischi ambientali nascosti

Senza criteri di sostenibilità rigorosi, alcuni percorsi produttivi possono provocare ILUC o altri impatti negativi, riducendo il beneficio netto in termini di emissioni.

Tecnologie emergenti e prospettive future

Tra le soluzioni promettenti figura la produzione di SAF tramite elettricità rinnovabile e cattura della CO2 (power-to-liquid), che potrebbe garantire risparmi climatici molto elevati se l’energia è realmente rinnovabile. Anche l’uso di alghe ad alta produttività e processi di conversione avanzati contribuiranno a diversificare i feedstock.

Integrazione con l’economia circolare

Valorizzare rifiuti organici e scarti industriali per produrre SAF è coerente con i principi dell’economia circolare. Progetti che integrano raccolta, trattamento e conversione dei rifiuti possono ridurre costi e impatti ambientali.

Ricerca e innovazione

Gli ambiti di ricerca prioritari includono catalizzatori più efficienti, processi meno intensivi in idrogeno, tecnologie di cattura e utilizzo della CO2 più economiche e miglioramento delle rese da biomasse non alimentari.

Azioni raccomandate per accelerare l’adozione dei SAF

Implementare politiche chiare e a lungo termine (obblighi di blending, incentivi fiscali, supporto agli investimenti).
Promuovere ricerca e sviluppo su tecnologie emergenti e riduzione dei costi dell’idrogeno verde.
Stabilire criteri di sostenibilità rigorosi per prevenire ILUC e altri impatti negativi.
Favorire partenariati pubblico-privati e contratti di offtake per de-riskare i progetti industriali.
Sviluppare infrastrutture regionali di produzione e logistica per ridurre i costi di trasporto e migliorare sicurezza di approvvigionamento.

Conclusioni

I carburanti sostenibili (SAF) rappresentano una soluzione cruciale per ridurre le emissioni dell’aviazione nei prossimi decenni, soprattutto dove l’elettrificazione e l’idrogeno a breve termine non sono praticabili su larga scala. Lo stato dell’arte vede tecnologie mature come HEFA affiancate da percorsi emergenti ad alto potenziale come FT da biomassa e power-to-liquid. Le sfide sono numerose: disponibilità di feedstock sostenibili, costi, infrastrutture e governance. Superarle richiederà impegni coordinati tra industria, istituzioni e comunità scientifica, oltre a strumenti di mercato e regolamentazione adeguati.

Prospettive

Con il giusto mix di innovazione tecnologica, investimenti e politiche di supporto, i SAF possono scalare e diventare parte integrante della decarbonizzazione del trasporto aereo, contribuendo in modo significativo agli obiettivi climatici globali.

Note finali

Questo testo offre una panoramica tecnica e pratica sui SAF ma non sostituisce analisi specifiche di fattibilità per singoli progetti. Per ogni iniziativa è fondamentale condurre valutazioni LCA dettagliate, analisi di impatto territoriale e piani di gestione delle risorse per assicurare che i benefici climatici siano reali e duraturi.