Introduzione
Il trasporto internazionale si affida fortemente al settore dell’aviazione globale per collegare persone, culture ed economie su lunghe distanze. L’industria aeronautica svolge un ruolo fondamentale nel turismo e nel commercio a livello mondiale, contribuendo alla crescita economica e alla globalizzazione. Tuttavia, a questa vasta rete di trasporto aereo sono associati importanti problemi ambientali.
Il settore dell’aviazione contribuisce in modo significativo alle emissioni di gas a effetto serra (GHG), aumentando i livelli di inquinamento.
Un possibile modo per ridurre gli effetti negativi dell’aviazione sull’ambiente è l’utilizzo di carburanti sostenibili per l’aviazione (SAF).
L’obiettivo dell’industria aeronautica di raggiungere emissioni nette di carbonio pari a zero si concentra sulla massima riduzione delle emissioni alla fonte, attraverso l’uso di carburanti sostenibili per l’aviazione (SAF), nuove tecnologie di propulsione innovative e altri miglioramenti dell’efficienza (come l’ottimizzazione della navigazione del traffico aereo).
Che cos’è il SAF?
I SAF sono carburanti liquidi attualmente utilizzati nell’aviazione commerciale, in grado di ridurre le emissioni di CO₂ fino all’80%.
I SAF contengono gli stessi idrocarburi del carburante per jet di origine fossile, con emissioni allo scarico simili.
Tuttavia, la differenza principale è che questi idrocarburi derivano da fonti più sostenibili.
I SAF possono essere prodotti a partire da diverse fonti (materie prime), tra cui grassi, oli e residui di scarto, rifiuti solidi urbani,
residui agricoli e forestali, rifiuti umidi, nonché colture non alimentari coltivate su terreni marginali.
Possono anche essere prodotti sinteticamente attraverso un processo che cattura il carbonio direttamente dall’aria. I SAF possono essere considerati “sostenibili”, poiché le loro materie prime non competono con le colture alimentari o la produzione di cibo, né richiedono un utilizzo aggiuntivo di risorse come acqua o disboscamento; più in generale, non favoriscono problematiche ambientali come la deforestazione, la perdita di produttività del suolo o la perdita di biodiversità.
Nella ricerca della sostenibilità ambientale, l’industria aeronautica europea si trova a un punto di svolta cruciale. L’implementazione dei carburanti sostenibili per l’aviazione (SAF) è emersa come un pilastro fondamentale nella strategia dell’Unione Europea per ridurre l’impronta di carbonio del settore aeronautico. Mentre il mondo affronta l’urgente necessità di contrastare il cambiamento climatico, i SAF rappresentano una strada promettente, offrendo un’alternativa più ecologica ai tradizionali carburanti per jet.
Si prevede che la maggior parte delle materie prime per i SAF provenga da oli da cucina usati, grassi animali, oli di scarto e biomassa sostenibile. Si stima che oltre il 60% dell’offerta europea di SAF nel 2030 sarà coperta da combustibili prodotti tramite i processi HEFA (esteri e acidi grassi idrotrattati) e Alcohol-to-Jet.
Miscelazione dei carburanti
Le caratteristiche chimiche e fisiche dei SAF sono strettamente correlate a quelle dei CAF (carburanti convenzionali per l’aviazione). I SAF possono essere miscelati con i CAF e, una volta miscelati, certificati secondo gli stessi standard del carburante per jet convenzionale.
Ciò consente di utilizzare la stessa infrastruttura di approvvigionamento senza richiedere alcun adattamento di aeromobili o motori.
I carburanti con queste proprietà sono chiamati “drop-in fuels” (ossia carburanti che possono essere direttamente integrati nei sistemi di rifornimento aeroportuali esistenti e a bordo degli aeromobili).
I CAF sono definiti come:
carburanti per turbine aeronautiche (Jet A, Jet A-1, Jet B) e benzina per aviazione (AVGAS) derivati esclusivamente da fonti petrolifere. Questi carburanti sono prodotti attraverso la raffinazione del petrolio greggio, dei condensati di gas naturale liquido, di oli pesanti, di scisti bituminosi o di sabbie bituminose. Sono combustibili idrocarburici standard, tipicamente miscele di molecole con 8–16 atomi di carbonio.
Pertanto, per ridurre le emissioni di CO₂, i CAF vengono miscelati con i SAF per ottenere una miscela di carburanti più rispettosa dell’ambiente, con proprietà chimiche e fisiche idonee all’uso negli aeromobili commerciali.
La miscelazione del carburante per jet consiste principalmente nel combinare Jet A/A-1 convenzionale con carburanti sostenibili per l’aviazione (SAF) per soddisfare i rigorosi standard ASTM D7566, solitamente fino a un rapporto di miscelazione del 50%.
Questo processo, effettuato nei terminali di stoccaggio, garantisce la compatibilità con i motori esistenti riducendo al contempo le emissioni di carbonio; vengono inoltre aggiunti additivi per ottimizzare le prestazioni.
La ASTM D7566 è la “Specifica standard per carburanti per turbine aeronautiche contenenti idrocarburi sintetizzati” ed è lo standard utilizzato per determinare se un nuovo carburante derivato da una fonte non fossile può essere considerato un candidato come carburante per jet. Questo rappresenta il primo test per certificare un nuovo percorso di produzione di SAF.
Oggi esistono sette percorsi approvati per i SAF.
Una volta certificato secondo la ASTM D7566, il carburante viene miscelato con carburante per jet fossile convenzionale e sottoposto a ulteriori test secondo lo standard di prestazione ASTM D1655.
Se il carburante miscelato soddisfa tale standard, viene certificato come conforme ed è considerato carburante per jet.
Questo carburante può essere distribuito attraverso le infrastrutture esistenti di approvvigionamento, inclusi stoccaggi, oleodotti e sistemi di rifornimento aeroportuali, e gli aeromobili possono utilizzarlo senza alcuna modifica a motori o sistemi di alimentazione, poiché il carburante miscelato si comporta come il carburante per jet convenzionale.
Questo risultato è definito “carburante drop-in”, in quanto può essere utilizzato direttamente in qualsiasi serbatoio progettato per carburante per jet.
Quanto carburante non fossile contiene la tua miscela?
Uno dei modi più accurati per studiare la composizione di un materiale in termini di contenuto biogenico rispetto a quello di origine petrolifera è analizzare il carbonio presente nel prodotto.
Il carbonio di origine biologica, derivato dalle piante, è radioattivo, mentre quello di origine fossile non lo è più.
La quantità di carbonio radioattivo nel campione può quindi essere utilizzata per determinare il contenuto di materiale di origine biologica.
Il contenuto di carbonio radioattivo nel materiale organico può essere determinato utilizzando uno strumento analitico dedicato, misurando l’isotopo del carbonio 14C nel campione. Questo metodo è comunemente utilizzato per stimare l’età dei materiali organici, ma può anche essere impiegato per valutare quale parte del carbonio nel materiale proviene da biomassa rinnovabile e quale da fonti fossili.
Misurando la presenza di carbonio-14 (radiocarbonio), è possibile determinare la frazione biogenica del campione rispetto a quella fossile e quindi il rapporto tra CAF e SAF nella miscela.
Analisi dell’isotopo 14C
La rilevazione del 14C è davvero impegnativa, a causa della sua concentrazione estremamente bassa in natura: la sensibilità richiesta è dell’ordine di 1 parte su 10¹⁵.
Oggi esistono tre principali metodi analitici in grado di raggiungere la sensibilità richiesta:
- Spettrometria di massa con acceleratore (AMS)
- Conteggio a scintillazione liquida (LSC)
- Cavity Ring-Down a assorbimento saturo (14C SCAR)
Il nostro sistema 14C SCAR è la tecnica più innovativa attualmente disponibile sul mercato per la rilevazione del 14C.
È:
- completamente automatizzato
- adatto a diverse applicazioni
- caratterizzato da prestazioni di sensibilità eccellenti
- di dimensioni molto compatte
Può essere abbinato a un analizzatore elementare per l’analisi di campioni liquidi e solidi, al nostro 8070 AIR CO₂ per l’analisi dell’aria atmosferica e anche a un sistema IRMS per l’analisi degli isotopi stabili.
