Nuove navi ecosostenibili

Guardatevi intorno. Osservate gli oggetti che vi circondano, il dispositivo elettronico con cui navigate su internet, gli abiti che indossate. È molto probabile che una parte considerevole di quello che vedete prima o poi sia stato su una nave. Secondo i dati dell’UNCTAD, la Conferenza delle Nazioni Unite sul Commercio e lo Sviluppo, oltre l’80% del volume mondiale di merci viaggia via mare. Aggiungete il comparto della pesca e il trasporto delle persone e avrete un’idea di quanto le imbarcazioni siano essenziali nelle nostre vite, indipendentemente dalla nostra località di residenza.

Ogni giorno un’enorme quantità di navi attraversa fiumi, laghi, mari e oceani in tutto il mondo. È una flotta gigantesca e mediamente piuttosto obsoleta: nel comparto marittimo l’età media, sempre secondo l’UNCTAD, è di 22,2 anni. Più della metà delle navi ha oltre 15 anni. Rinnovarle e innovare la tecnologia su cui sono basate è fondamentale, non solo per i vantaggi economici che ne deriverebbero.

Le navi inquinano

Il mondo della nautica ha un impatto sull’ambiente rilevante e crescente. Il 98,8% delle navi utilizza combustibili fossili. Il settore marittimo è responsabile del 3% delle emissioni globali di CO₂, con un incremento marcato nell’ultimo decennio (da 122,8 milioni di tonnellate di CO₂ nel 2012 a 168,6 milioni di tonnellate di CO₂ nel 2023). Secondo le stime, se non ci saranno interventi nel 2050 le emissioni saranno superiori del 130% rispetto a quelle del 2008.

L’inquinamento non riguarda solo l’atmosfera. Gli scarichi, le acque di zavorra e le acque di sentina possono contenere una grande quantità di sostanze inquinanti e di materiali biologici dannosi. Inoltre, le eliche e in misura minore anche i motori e le attività di bordo sono una notevole fonte di rumore: inquinamento acustico che disturba gli ecosistemi marini anche a grande distanza.

Per saperne di più sulla sostenibilità delle rotte marittime necessario al commercio globale puoi leggere questo articolo di Ferdinando Cotugno.

Come intervenire

Le possibilità di intervento sono numerose e assai diverse fra loro. Il problema più facile da affrontare, almeno sulla carta, è quello degli scarichi di sostanze inquinanti in acqua. Per limitarlo sarebbero infatti sufficienti degli interventi di tipo normativo e adeguati controlli.

È invece soprattutto la tecnologia che può consentire passi avanti sugli altri fronti. Le ricerche si concentrano su vari aspetti: il miglioramento dell’efficienza, che si tradurrebbe anche in una riduzione dei consumi, l’introduzione di carburanti meno inquinanti, l’impiego di energie rinnovabili. Come per il trasporto su gomma, una delle innovazioni allo studio è l’utilizzo dell’idrogeno come propellente. Gli esempi iniziano a essere numerosi, dal catamarano Energy Observer che gira il mondo dal 2017 utilizzando un mix di energie rinnovabili fino a Zeus, un prototipo di nave a propulsione ibrida costruito da Fincantieri a Castellammare di Stabia vicino a Napoli. Non c’è solo l’idrogeno. Dal 2022 in Norvegia è entrata in servizio la Yara Birkeland, una nave elettrica senza pilota che può trasportare fino a 120 container facendo risparmiare circa 40.000 viaggi all’anno con camion diesel. Nel settembre 2023 a Copenhagen è stata invece varata la Laura Maersk, la prima nave portacontainer alimentata a biometanolo. Altre opzioni sono l’utilizzo di motori a gas e biodiesel.

La rotta che conduce al futuro della navigazione potrebbe anche ispirarsi in parte al passato. Da quando sono stati introdotti i motori le vele sono infatti gradualmente scomparse, rimanendo sostanzialmente riservate alla navigazione per turismo e ad alcune competizioni sportive. Il vento può però essere una risorsa preziosa e c’è chi studia delle soluzioni per utilizzarlo come sistema di propulsione aggiuntivo. Uno degli esempi più avanzati è la nave cargo Canopée, utilizzata dal dicembre 2022 da Ariane Group per trasportare dall’Europa alla Guyana Francese le componenti dei nuovi razzi spaziali Ariane 6. Lunga 121 metri e larga 22 metri, ha due tradizionali motori diesel ma anche quattro grandi vele, da 363 metri quadrati l’una. Sono completamente automatizzate e possono ruotare di 360° per adattarsi alle condizioni del vento. Secondo le stime, questo sistema consente in media una riduzione dei consumi di carburante del 30%, con benefici economici e per l’ambiente.

Gli ingegneri si stanno anche concentrando sulla progettazione degli scafi. Ridurre la superficie immersa nell’acqua può ad esempio dare un immediato vantaggio in termini di efficienza. È il principio che ormai da tempo ha portato all’ideazione degli aliscafi, battelli ad idroali portanti che sfruttano la portanza dell’acqua. Quando la velocità aumenta, anche la portanza cresce e lo scafo si solleva. Restano immerse solo le idroali e l’elica, con una consistente riduzione della resistenza idrodinamica. In questo modo si possono raggiungere alte velocità ma ci sono anche alcuni limiti, come la presenza di un’ingombrante e delicata struttura sotto la carena e dei costi piuttosto elevati. Fra i modelli di nuova generazione si possono citare ad esempio le imbarcazioni di Artemis Technologies, che ha annunciato il debutto nel corso del 2024 di un nuovo traghetto da 150 posti e al 100% elettrico nella tratta Belfast-Bangor in Irlanda del Nord. Potrà raggiungere i 36 nodi di velocità e risparmiare, secondo l’azienda, fino all’85% di carburante rispetto ai traghetti tradizionali.

Infine, si possono ridisegnare le eliche per renderle più efficienti e anche più silenziose, un fattore determinante per ridurre l’inquinamento acustico. Alcune delle soluzioni più avanzate si ispirano alla natura. In particolare, i ricercatori si stanno concentrando sulla megattera, una balenottera che può superare i 15 metri di lunghezza e le 35 tonnellate di peso. Nonostante le sue dimensioni è estremamente agile. Merito delle sue grandi pinne pettorali, lunghe anche 5 metri e dotate di una serie di protuberanze sulla parte anteriore, chiamate tubercoli.

Svariati studi hanno dimostrato che la loro presenza è in grado di migliorare le caratteristiche fluidodinamiche e si sta quindi lavorando ad eliche con profili di nuova concezione. Particolarmente promettenti sembrano essere anche le cosiddette eliche toroidali, la cui forma ricorda quella delle girandole. Le performance sono ottime per quanto riguarda i consumi, la velocità e il rumore emesso, ma i costi rimangono piuttosto elevati.

Trasformare le vecchie navi

Introdurre nuove imbarcazioni più efficienti ed ecosostenibili non è però sufficiente. Il ricambio nel settore navale è infatti estremamente lento, dato che una nave può rimanere in servizio per molti decenni. Bisogna allora prendere in considerazioni anche la possibilità di modificare quelle già esistenti. Rispetto ai cambiamenti nella forma dello scafo, all’aggiunta di vele o al passaggio a combustibili diversi, gli interventi sulle eliche da questo punto di vista sono sicuramente quelli più alla portata.

Con il progetto europeo GATERS è stato inoltre sviluppato un nuovo modello di timone. Si tratta di una soluzione facile da applicare anche alle imbarcazioni già in servizio: il timone non è più allineato con l’elica ma la circonda convogliando meglio il flusso senza inficiare la manovrabilità. I test hanno mostrato che può ridurre i consumi di carburante anche del 15-20%.

La ricerca in Italia

L’Italia vanta una lunga storia nella nautica e in questi settori di ricerca è un riferimento a livello internazionale. Fra le eccellenze c’è sicuramente l’Istituto di Ingegneria del Mare del CNR, erede di una lunga tradizione iniziata nel 1927 con l’INSEAN, l’Istituto Nazionale per Studi ed Esperienze di Architettura Navale. La sua sede principale è a Roma, dove dispone di alcune infrastrutture con pochi eguali al mondo. In particolare, vi si trovano due bacini lunghi 470 metri e 220 metri dove si mettono alla prova imbarcazioni di ogni tipo e dove si compiono studi di idrodinamica con acqua calma e generando onde. Con altre strumentazioni all’avanguardia si effettuano inoltre ricerche sull’efficienza dei sistemi propulsivi.

I ricercatori del CNR sono coinvolti in tutti i principali campi di studio. Uno dei progetti più visionari è quello del cosiddetto arcipelago energetico. L’idea è realizzare al largo una grande struttura galleggiante composta da diversi moduli. Alcuni saranno destinati alla produzione di energia pulita dal vento, dal sole e dai moti marini, da impiegare anche per produrre idrogeno e metanolo da usare come combustibili e acqua dolce ricavata desalinizzando l’acqua del mare. L’energia in eccesso potrebbe invece essere stoccata in appositi sistemi galleggianti. Altre strutture verrebbero dedicate ad acquacoltura e piscicoltura. Il tutto sarebbe ormeggiato al fondale e avrebbe una zona riservata all’attracco delle navi, che potrebbero anche fare rifornimento. Sarebbe un pieno fatto con del carburante prodotto direttamente in mezzo al mare con energia rinnovabile. Un modello sostenibile in cui verrebbe dunque limitato al minimo l’impatto ambientale.