Decarbonizzazione dei trasporti e qualità dell'aria - Energia Ambiente ...
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Decarbonizzazione dei trasporti e
qualità dell’aria
Il settore trasporto utilizza prevalentemente combustibili fossili e contribuisce in modo rilevante alle
emissioni di gas inquinanti, dannosi per la salute, e di gas ad effetto serra, responsabili di alterazioni
del clima. Occorre pertanto passare a modalità più sostenibili di trasporto riducendo l’esigenza
degli spostamenti, ricorrendo a modalità alternative di trasporto (collettivo, in condivisione ecc.),
progettando e immettendo sul mercato veicoli energeticamente più efficienti e meno dipendenti dai
combustibili fossili. Il tutto senza penalizzare la mobilità degli individui
DOI 10.12910/EAI2018-033
di Antonino Genovese, ENEA
L
e basi dell’attuale organiz- ricorso alla trazione animale, che la decarbonizzata. Questi attributi ri-
zazione dei trasporti si prima automobile venne alla luce. In marcano la ricerca di discontinuità
fondano sull’esigenza di in- seguito con Henry Ford ebbe inizio tra mobilità passata, basata essen-
contrare la richiesta di muo- l’era della produzione su larga scala zialmente sull’uso di combustibili
versi liberamente, facilmente e con delle automobili con la conseguente derivati dal petrolio, e mobilità futu-
minimo dispendio di energia da un legittimizzazione della mobilità ba- ra che rivolge lo sguardo a soluzioni
luogo all’altro. Questi aspetti furono sata sull’uso dei combustibili fossili. meno caratterizzate dalla presenza di
delineati più di 150 anni fa quan- Sono ormai trascorsi molti anni dal- carbonio.
do Nikolaus Otto depositò il primo la comparsa delle innovative idee dei È dominio comune che i combusti-
brevetto del motore a quattro tempi primi pionieri della motorizzazione bili derivati dal petrolio (gasolio e
(sebbene precedentemente gli italia- di massa e una seconda rivoluzione benzina), utilizzati per alimentare i
ni Barsanti e Matteucci avessero de- si appresta a mutare il familiare pro- motori a combustione interna (MCI)
finito una descrizione dettagliata del filo della mobilità personale e collet- dei mezzi di trasporto, producono
principio di funzionamento in alcuni tiva. Da un quarto di secolo a questa un insieme di sostanze chimiche e di
documenti). Ma fu solo grazie a Karl parte diversi aggettivi sono stati spe- polveri come risultato del processo
Benz, e alla sua idea di realizzare una si per definire il profilo della nuova di conversione chimico-meccanica
carrozza che si muovesse senza il mobilità: green, sostenibile, smart, dell’energia. Sfortunatamente queste
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sostanze componenti i gas di scarico (era pre-industriale) ai giorni nostri posiziona tra i tre anni più caldi de-
risultano essere dannosi per gli esse- è stato rilevato un innalzamento del- gli ultimi 100 anni. Contemporanea-
ri viventi e per l’ambiente. Al fine di la temperatura media del nostro pia- mente assistiamo a una crescita della
contenere gli impatti negativi sulla neta di circa 1 °C [1] con frequenti concentrazione di CO2 in atmosfera
salute delle persone e sull’ambien- fenomeni di estremizzazione delle con punte di 403 ppm contro i 340
te limiti sempre più restrittivi nelle temperature. Basti ad esempio ricor- ppm rilevati nel 1980 come indicato
emissioni veicolari sono stati adot- dare il 2017 appena trascorso che si in Figura 1.
tati a livello mondiale. Le emissioni
allo scarico contribuiscono per la
loro quota parte a un aggravamento
dello stato di qualità dell’aria nelle
città e attualmente la Commissione
Europea (CE) ha sotto osservazione
i Paesi eccedenti i limiti di qualità
dell’aria che rischiano l’apertura di
una procedura di infrazione.
Sotto questa prospettiva numerosi
sforzi tecnologici sono stati posti in
essere per ridurre consumi di com-
bustibile ed emissioni per i veicoli.
Tuttavia la grande domanda di mo-
bilità e il continuo trend di crescita
del numero di autoveicoli presenti
sulle strade impone una ulteriore
riduzione delle emissioni allo scari-
co. In questo contesto un tema cui
prestare attenzione si aggiunge a
quelli precedentemente delineati: le
variazioni climatiche derivanti dal Fig. 1 Variazione concentrazione CO2 ( NOAA Earth System Research Laboratory Global
riscaldamento del pianeta. Dal 1780 Monitoring Division https://www.esrl.noaa.gov/gmd/ccgg/trends/global.html
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Fig.2 Interventi per ridurre le emissioni da trasporto
Non meno importanti sono le pro- trasporto” è correntemente impiega- questo è ormai realizzabile attraver-
nunciate crescite delle concentra- ta per definire la minore dipendenza so l’uso degli strumenti telematici.
zioni atmosferiche di altri gas ser- dai combustibili fossili attraverso la Con essi è possibile espletare attività
ra come metano e ossido nitroso riduzione percentuale del carbonio economiche e lavorative, non diret-
(N2O). contenuto nel combustibile utilizzato tamente connesse alla esigenza della
Gli accordi di Parigi hanno politi- nei veicoli. Il reale significato è più produzione materiale, o provvedere
camente sancito la relazione tra gas ampio rappresentando l’insieme di ad acquisti o partecipare ad attività
serra (GHG) e variazioni climatiche azioni capaci di ridurre le emissioni di intrattenimento senza muover-
e stabilito il punto di non ritorno per di CO2 preservando la capacità del si da un punto all’altro delle nostre
mantenere entro 1,5 °C l’innalza- sistema di trasporto. Possiamo af- città. Ma meglio ancora architetti ed
mento globale della temperatura. frontare il problema delle emissioni urbanisti sono chiamati a rimodel-
Le emissioni di natura antropogeni- di CO2 nel trasporto distinguendo lare il tessuto cittadino e l’organizza-
ca di CO2 sono dovute al 70% dall’u- tre approcci: miglioramento dell’effi- zione urbana per costruire un insie-
so di combustibili fossili (carbone, cienza dei sistemi di trazione, utilizzo me autosufficiente capace di fornire
gas naturale, petrolio) mentre a li- di modi di trasporto maggiormente servizi adeguati sul territorio per ri-
vello di settore di utilizzo il trasporto efficienti, riduzione dell’esigenza de- spondere alle esigenze degli abitanti,
si ritaglia un quarto delle emissioni gli spostamenti (Figura 2). Ogni am- evitando che questi siano obbligati a
globali da combustione con un 75% bito di intervento contribuisce a di- continui spostamenti. Periferie senza
di esse dovute al trasporto su strada minuire le emissioni rispondendo al servizi, centri urbani dedicati alle at-
[2]. In questo contesto la riduzione contempo alla domanda di mobilità. tività ludiche, grandi aree suburbane
della dipendenza dai combustibili destinate ad aree commerciali o uffi-
derivati dal petrolio ha trovato uno Ridurre l’esigenza degli spostamenti ci provocano una continua domanda
scenario stimolante per lo sviluppo di viaggi e spesso in carenza di tra-
di propulsori innovativi basati anche Il primo criterio è fondato sulla rivi- sporti collettivi producono flussi ele-
su combustibili alternativi ai derivati sitazione delle politiche sociali prese vati di veicoli e di emissioni. Insedia-
del petrolio. a modello nella costruzione dei rap- menti compatti richiedono minori
porti produttivi, economici e rela- distanze da percorrere che possono
Come decarbonizzare il trasporto zionali all’interno delle realtà urba- essere soddisfatti anche con modi a
ne. Ridurre il numero di spostamenti bassa energia e bassa emissione di
La locuzione “decarbonizzazione del è l’elemento cardine su cui agire e CO2 quali biciclette o a piedi.
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Modalità alternative di trasporto in funzione del peso del veicolo (vei- gna l’apertura alla realizzazione di
coli più pesanti possono emettere di infrastrutture per la distribuzione di
Il secondo criterio affronta il proble- più di quelli più leggeri) come ripor- combustibili in sostituzione di ben-
ma della minore emissione di CO2 tato in Figura 3 ed è accompagnato zina e gasolio. Questo avvantaggia
tramite una scelta attenta del modo da una serie di fattori premianti/pu- sia l’emissione di CO2 ma anche la
con cui eseguire i viaggi. L’efficienza nitivi in base agli scostamenti. minore dipendenza dei trasporti dai
energetica del modo di viaggio ossia La riduzione dei consumi è il primo combustibili liquidi derivati dal pe-
i MJ per passeggero-km rappresen- passo per abbattere le emissioni di trolio. Nella direttiva il gas naturale
tano il criterio di paragone per offri- CO2 e questo può già essere attuato compresso (GNC) e il gas di petrolio
re la stessa capacità di spostamento con l’ottimizzazione del motore die- liquefatto (GPL) sono riconosciuti
a costi energetici inferiori e quindi sel, che vanta già buoni rendimenti come combustibili gassosi alternati-
a minori emissioni di CO2. Andare ma è in grado di fornire ancora mar- vi insieme al gas naturale liquefatto
a piedi o in bicicletta è sicuramen- gini di miglioramento. Sfruttando il (GNL), all’idrogeno ed all’elettricità.
te maggiormente efficiente su brevi supporto dell’elettronica è possibile La quantità di CO2 generata per uni-
distanze mentre il treno lo è rispet- assistere ulteriormente le fasi di inie- tà di energia contenuta è una prima
to all’auto su distanze maggiori. Ma zione, di ricircolo dei gas di scarico, indicazione della potenzialità dei
i nuovi sistemi di trasporto basati di recupero del calore con sistemi combustibili a concorrere al proces-
sulla condivisione dei veicoli e dei aventi tempi di risposta più rapidi so di decarbonizzazione. A parità di
viaggi offrono alternative per attiva- nel coadiuvare le variazioni della energia il GNC produce minor CO2
re riduzioni di emissioni sfruttando combustione, ma anche con la ridu- del gasolio: 57 gCO2/MJ contro 73
meglio il numero di passeggeri per zione delle cilindrate e l’uso di mate- gCO2/MJ; inoltre ha un contenuto
viaggio o permettendo di pianificare riali più performanti per le maggiori energetico per unità di massa mag-
un viaggio con scelte modali integra- pressioni di iniezione ed in camera giore. Tuttavia l’efficienza del motore
te in grado di rispondere meglio al di combustione. Il gasolio non ha influisce nello stabilire i quantitati-
criterio di efficienza per passeggero- ancora mostrato i suoi limiti e al- vi di energia utili a produrre lavoro
km. Una mobilità veramente soste- tri combustibili si affacciano come meccanico riducendo o annullando
nibile deve, quindi, essere ripensata concorrenti nella competizione per il vantaggio intrinseco. Lo studio
sulle basi di un minor peso della mo- la riduzione delle emissioni di CO2. JRC-Concawe [3] indica per le auto-
bilità privata incentivando il traspor- L’adozione della direttiva 2014/94/ vetture al 2010 emissioni di CO2 leg-
to collettivo e cooperativo in condi- EU sui combustibili alternativi se- germente migliori per il veicoli diesel
visione (car pooling, car sharing).
Miglioramento dell’efficienza e
combustibili alternativi
Infine l’innovazione tecnologica è la
leva utilizzata dai costruttori di vei-
coli per venire incontro all’esigenza
di rispettare i limiti emissivi di CO2
imposti dalla legislazione per con-
tenere le emissioni specifiche dei
motori a combustione interna. I pa-
esi della Comunità Europea hanno
previsto al 2021 l’adozione del tar-
get di 95 gCO2/km [3] per i veicoli
passeggeri indicando un ancora più
ambizioso limite, inferiore del 30%
al 2030. Il limite è definito a livello di Fig. 3 Curve per individuare i limiti emissivi per la CO2 al 2021
flotta attraverso una curva calibrata Fonte: elaborazione ENEA
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rispetto a quelli a GNC con un trend to e distribuzione, capaci di influire riore o uguale a 10 μm. La diretti-
inverso al 2020 grazie al migliora- sino al 10%. Prendendo ad esempio va 2008/50/CE e il D.Lgs 155/2010
mento tecnologico dei motori a gas un consumo medio su strada per un stabiliscono per il PM10, ai fini
naturale, rimanendo comunque en- veicolo elettrico pari a 150 Wh/km della protezione della salute umana,
tro valori molto simili (87 gCO2/km risulteranno emessi 49 gCO2/km per un valore limite annuale di 40 μg/
contro 82 gCO2/km ). Una corretta autoveicolo. L’elettrico si posiziona m³ e un valore limite giornaliero di
interpretazione deve comunque te- ottimamente rispetto ai valori limi- 50 μg/m³ da non superare più di 35
nere presente il percorso comple- ti emissivi EU sia al 2021 che nello volte in un anno. Un ulteriore pas-
to lungo la filiera di produzione e scenario futuro di una ulteriore ri- so avanti legislativo è contenuto nel
distribuzione del combustibile che duzione del 30%. Inoltre esistono D.Lgs. 155/2010 che impone un va-
comporta una addizionale emissio- potenzialità nella riduzione in rela- lore limite anche per la frazione fine
ne di CO2. In questo caso l’emissione zione all’incremento della quota di respirabile (PM 2.5) ossia le parti-
di CO2 additiva risulta sfavorevole al produzione da rinnovabili o di mag- celle con diametro inferiore a 2.5
gas naturale, specialmente al cresce- giore efficienza nella generazione μm che possono giungere sino alla
re delle distanze di origine del gas a termoelettrica. zona alveolare dei polmoni.
causa dei maggiori costi energetici Il processo di decarbonizzazione
ed emissivi per il pompaggio. Infine Non solo CO2: le emissioni di del trasporto va nella direzione di
diviene importante il quantitativo di inquinanti dell’aria un miglioramento delle condizioni
metano rilasciato in atmosfera du- ambientali atmosferiche: combusti-
rante le operazioni di produzione, Come accennato in precedenza, la bili leggeri possiedono bassi livelli
trasferimento e combustione essen- combustione nei MCI non genera di emissioni di IPA e del particola-
do il metano un gas serra molto più solo CO2 (gas climalterante ma di to (dovuti essenzialmente a residui
attivo della CO2. per sé innocuo per la salute), ma di olio in camera di combustione),
produce sostanze che prendono riduzione degli idrocarburi incom-
La trazione elettrica parte al degradamento dei livelli di busti non metanici e degli ossidi di
qualità dell’aria. Particolato e ossidi azoto. I veicoli elettrici sono quelli
L’utilizzo dell’energia elettrica quale di azoto sono gli indagati principa- maggiormente indicati per abbatte-
fonte energetica per la mobilità as- li, ma anche gli idrocarburi polici- re le emissioni di inquinanti poiché
sume un ruolo importante nella ri- clici aromatici (IPA), il monossido al punto d’uso presentano valori
duzione della dipendenza dalle fonti di carbonio o il biossido di zolfo nulli di emissioni, insieme ai veicoli
fossili per il settore del trasporto. forniscono il loro contributo. La ad idrogeno. Se affiancata da fonti
Questa si attua in relazione alla di- qualità dell’aria è determinata dalla rinnovabili, la mobilità elettrica co-
versa composizione degli impianti concentrazione di queste sostan- stituisce uno strumento importante
di generazione nei vari sistemi elet- ze nell’atmosfera ed è determinata per ridurre le concentrazioni di in-
trici nazionali. In Italia la produ- dalla emissione delle varie sorgen- quinanti e provvedere al rispetto dei
zione elettrica è fornita da un mix ti, tra cui i veicoli con MCI, e dalle limiti legislativi per i livelli di quali-
energetico basato su termoelettrico condizioni meteoclimatiche che ne tà dell’aria. Le politiche urbane e un
e fonti rinnovabili. Al 2017 il 31% stabiliscono le regole di diffusione uso modale efficiente oltre a ridurre
della produzione elettrica è stato negli strati inferiori dell’atmosfera. le emissioni di gas serra possono so-
soddisfatto dalle fonti rinnovabili Quindi esiste una relazione di cau- stenere il processo di miglioramen-
mentre il rimanente da gas natura- sa ed effetto tra l’uso di determinati to della qualità dell’aria attraverso la
le, carbone e altre fonti. Per l’energia combustibili e la qualità dell’aria. riduzione delle emissioni specifiche
elettrica, in base alle valutazioni ese- Per il particolato disperso in atmo- e un minore ricorso all’autoveicolo.
guite da ISPRA, il fattore emissivo sfera si intende l’insieme delle par-
nazionale 2016 è stato di 330 gCO2/ ticelle sospese in aria la cui sorgente Per saperne di più:
kWhe. A questo valore vanno inclu- antropica principale è il traffico vei- antonino.genovese@enea.it
se le componenti additive dovute alle colare. Il PM10 identifica l’insieme
perdite per le fasi di dispacciamen- delle particelle con diametro infe-
46 Energia, ambiente e innovazione | 2/2018BIBLIOGRAFIA
1. NOAA National Centers for Environmental Information, State of the Climate: Global Climate Report for Annual 2017, published on-
line January 2018, retrieved on May 1, 2018 from https://www.ncdc.noaa.gov/sotc/global/201713
2. IEA - CO₂ emissions from fuel combustion - Highlights (2017 edition)
3. Regulation (EU) No 333/2014 of the European Parliament and of the Council of 11 March 2014 amending Regulation (EC) No 443/2009
to define the modalities for reaching the 2020 target to reduce CO2 emissions from new passenger cars
4. WELL-TO-WHEELS Report Well-to wheels analysis of future automotive fuels and powertrain in the European context - JRC Concawe
2014 Report EUR 26236 EN
2/2018 | Energia, ambiente e innovazione 47Puoi anche leggere
