Da sempre, ovvero da quando è stato “inventato” il volo per gli umani, il trasporto aereo ha un impatto socioeconomico significativo su tutte le nostre vite, in tutto il mondo. Oggi, grazie agli aerei, i turisti possono esplorare il mondo, le famiglie possono riunirsi tra loro, i pacchi possono essere consegnati in tutto il mondo, il commercio è facilitato e le aziende possono crescere e prosperare perché non circolano solo merci, ma anche idee e visioni.

Il settore dell’aviazione in Europa impiega attualmente quasi 10 milioni di persone e sviluppa 672 miliardi di euro nell’attività economica dell’Unione europea, questo attraverso l’attività di compagnie aeree e aeroporti e i servizi aerospaziali. Questo porta comunque a conseguenze ambientali che non possono più essere ignorate, tanto che nel 2008 l’industria aerea è diventata la prima a fissare un obiettivo di azione per il clima globale e settoriale. Nell’ottobre del 2021 ha poi compiuto un ulteriore passo avanti per il clima fissando per il 2050 l’obiettivo di zero emissioni nette di carbonio. Un percorso che, in collaborazione con i governi di tutto il mondo, si basa su misure di efficientamento, sulla transizione energetica e sull’innovazione di tutto il settore.

L’innovazione più immediata: il carburante

L’aeronautica ha fatto progressi significativi nell’efficienza del carburante, dimezzandone la quantità utilizzata per volo rispetto al 1990 e abbattendo le emissioni di CO₂. Dall’idea iniziale, gli ingegneri hanno elaborato aeroplani sempre più efficienti. Non a caso questo è uno dei settori tecnologicamente più avanzati e innovativi al mondo. A differenza dei veicoli terrestri, che non devono essere altrettanto efficienti in termini di carburante perché possono fare spesso rifornimento, gli aerei devono portare a bordo tutto il loro carburante. È costoso, pesante e occupa una notevole quantità di spazio.

Ogni nuova generazione di aerei ha miglioramenti dell’efficienza del carburante fino al 20% in più rispetto alla precedente. Ciò ha portato i moderni aerei a produrre l’80% in meno di CO₂ per posto rispetto ai primi jet degli anni ‘50. Un risultato raggiunto anche in virtù dell’utilizzo di biocarburanti: dal 2011 un quarto di milione di voli si sono svolti con miscele di carburanti tradizionali alternative.

Ma c’è ancora molto da fare. L’efficienza del carburante è fondamentale per il futuro dell’aeronautica, non solo per ragioni ambientali, ma anche finanziarie: rappresenta oltre il 30% dei costi operativi delle compagnie.

Per fare un esempio, gli aerei più recenti, come l’Airbus A350 e il Boeing 737MAX, consumano in media meno di tre litri ogni 100 chilometri. Un consumo paragonabile a quello di una utilitaria, sebbene gli aerei viaggino molto più veloce e per tratte molto più lunghe. Questo è stato possibile non solo grazie ai nuovi carburanti, ma anche per motori sempre più efficienti, dispositivi alari di nuova generazione che migliorano l’aerodinamica e l’utilizzo di materiali sempre più leggeri come i compositi di carbonio. La prossima generazione di aeromobili offrirà ulteriori miglioramenti in termini di efficienza del carburante ed emissioni.

Il futuro è elettrico?

Siamo ancora nella fase dei prototipi, ma i produttori stanno studiando l’introduzione di velivoli completamente elettrici e ibridi-elettrici. Con lo sviluppo della tecnologia delle batterie, un maggiore accumulo di energia può rendere il volo commerciale alimentato elettricamente una realtà.

A breve, è probabile che la propulsione elettrica sia limitata ai cosiddetti “taxi aerei” che dovrebbero entrare in servizio in alcune città intorno al 2025. Questi forniranno voli pendolari per 2-4 persone per evitare la congestione del traffico terrestre. Sul lungo termine, diverse società, tra cui Zunum e Wright Electric, stanno sviluppando aerei elettrici a corto raggio delle dimensioni di un jet regionale, che potrebbero essere pronti per il 2035. La ricerca per massimizzare la portata e il carico utile (passeggeri o merci) riducendo il peso delle batterie e la densità di energia dell’elettricità immagazzinata è la principale sfida da vincere.

Miglioramenti operativi

Le efficienze ottenute attraverso miglioramenti operativi possono fare una gran differenza. Questi riguardano diversi aspetti del servizio aereo. Quando parcheggiato nel piazzale dell’aeroporto, l’aereo deve essere alimentato per fornire aria condizionata ed elettricità e anche per avviare i motori. Molti aeroporti stanno dotando i propri gate di alimentazione elettrica fissa a terra e aria precondizionata, consentendo ai piloti di tenere spenti i motori e il generatore di bordo. Gli aeroporti stanno anche lavorando per rendere più efficienti dal punto di vista energetico le apparecchiature di servizio a terra (dispositivi di carico bagagli, camion per la ristorazione, autobus passeggeri), utilizzando gas naturale o elettricità.

“Gli investimenti principali che stanno facendo gli aeroporti consistono nell’ottimizzazione dei consumi, molti legati alle infrastrutture. Si deve tenere conto che ad esempio i building, gli impianti soprattutto come i sistemi di smistamento bagagli, sono straordinariamente energivori”, afferma Fabio Degli Esposti, direttore Information & Communication Technology di SEA Milan Airports.

Anche aeroporti e strutture a terra si stanno quindi assumendo la responsabilità di diventare più sostenibili in diversi modi. Stanno investendo in schemi di compensazione per diventare carbon neutral (aderendo ad esempio al programma ACI Airport Carbon Accreditation) e costruendo terminal “con certificazione ecologica”. Stanno riducendo le emissioni dei veicoli in aeroporto introducendo linee metropolitane automatiche o passando a veicoli con combustibili alternativi e tecnologia a basse emissioni. Molti aeroporti hanno anche installato pannelli solari e altre forniture di energia alternativa per i terminal.

La gestione del traffico aereo

Uno degli aspetti che ha il maggiore impatto sull’efficienza dei voli è la gestione del traffico. Il percorso che un aereo prende, l’altezza a cui vola e il tempo che ci impiega sono tutti aspetti che influenzano la quantità di carburante che brucia, e quindi i costi e la CO₂ che emette. Questi fattori sono gestiti dai fornitori di servizi di navigazione aerea (ANSP) che forniscono servizi di controllo del traffico aereo. Gli ANSP collaborano con autorità di regolamentazione, produttori di aeromobili, compagnie aeree, aeroporti, piloti e ingegneri per ottimizzare le operazioni di terra e di volo, migliorando le prestazioni complessive dell’aeromobile.

Una delle procedure che consente agli aeromobili di migliorare l’efficienza e la sostenibilità è denominata “spazio aereo a rotta libera”. Tradizionalmente, gli aerei volano lungo rotte fisse, come delle autostrade nel cielo. Lo spazio aereo a rotta libera, invece, consente agli aeromobili di pianificare rotte dirette più efficienti con traiettorie stabili, risparmiando tempo e carburante. Questa procedura richiede la cooperazione tra i paesi su cui vola un aereo e negli ultimi anni viene applicata con successo in Europa.

“Machine learning e big data possono supportare l’ottimizzazione dei consumi, e tutto il paradigma degli “ecosistemi”, per fare in modo di condividere le informazioni con il territorio”, aggiunge Degli Esposti. “Uno dei progetti principali che gli aeroporti stanno realizzando a livello internazionale è il cosiddetto APOC – AirPort Operation Center. Una sala controllo fisica e virtuale dove tutte le informazioni, non solo operative ma anche del contesto in cui l’aeroporto è inserito (viabilità, accessibilità, meteo, congestione traffico aereo, ecc) contribuiscono a gestire nel miglior modo l’operatività”, chiarisce.

Un problema poco considerato: la congestione negli aeroporti

C’è un elemento significativo sulle emissioni e sulla sostenibilità, un aspetto poco considerato: la congestione negli aeroporti. Quando gli aerei devono aspettare e girare in cerchio prima di atterrare, o fare la fila sulle vie di rullaggio prima di decollare. È fastidioso per i passeggeri e aumenta anche il consumo di carburante (e le emissioni). Un modo in cui l’industria aerea sta lavorando per ridurre la congestione è il processo decisionale collaborativo (A-CDM), con tutti gli attori che lavorano insieme per assicurarsi che i voli non accendano i motori fino a quando non c’è la conferma della partenza e una fascia oraria libera nell’aeroporto di destinazione.

Per migliorare la sostenibilità degli scali è molto importante “la condivisione delle informazioni tra gli stakeholder della filiera del trasporto aereo (Aeroporti, Compagnie Aeree, Eurocontrol, Operatori Cargo, ecc), perché permette ottimizzare i tempi di processamento dei voli  – conclude Degli Esposti – Un aeromobile che non sta in sorvolo su un aeroporto perché non è disponibile un parcheggio o uno spedizioniere Cargo che viene in aeroporto solo quando la merce è ritirabile (due esempi banali) significa riduzione importante dell’impatto ambientale”.