Navi e aerei, due pilastri del commercio e del trasporto globale, giocano un ruolo significativo nella crisi climatica. Nonostante le emissioni di gas serra dei trasporti aerei e marittimi internazionali rappresentino ciascuna solo il 3% del totale mondiale, queste hanno registrato il ritmo di crescita più elevato dell’intero settore dei trasporti, a causa dell’incremento del traffico di viaggiatori e dei volumi di commercio. Inoltre, solo di recente questi settori sono stati inclusi nelle iniziative per ridurre i gas climalteranti.

Entrambi i comparti affrontano sfide tecnologiche e infrastrutturali che rallentano l'adozione di alternative sostenibili. Fanno parte cioè di quei settori le cui emissioni sono considerate “difficili da abbattere” (in inglese, hard to abate). Il principale ostacolo risiede nella dipendenza dai combustibili fossili. I trasporti pesanti richiedono infatti combustibili ad alta densità energetica difficili da sostituire con alternative più ecologiche a causa delle caratteristiche specifiche di questi mezzi di trasporto. La transizione verso soluzioni ecosostenibili richiede inoltre un approccio su più livelli, che non si fermi all’efficientamento energetico, o alla riduzione dei volumi di traffico, ma che faccia ricorso allo sviluppo di innovazioni tecnologiche, cambiamenti normativi e investimenti massicci.

L’inquinamento delle navi

Le imbarcazioni mercantili costituiscono l’infrastruttura principale del commercio globale. Ogni anno circa il 90% delle merci scambiate a livello internazionale viene trasportato via mare , rendendo il settore marittimo cruciale per l’economia mondiale. L’efficienza delle navi cargo in termini di consumo di carburante è alta rispetto ad altre forme di logistica commerciale, come ad esempio i camion, che hanno un livello di emissioni più alto rispetto al peso delle merci trasportate e alla distanza percorsa. Tuttavia, i volumi di scambio rendono le navi mercantili una fonte significativa di inquinamento, prodotto per movimentare circa undici miliardi di tonnellate all’anno tra materie prime, prodotti finiti e beni alimentari che arrivano nelle nostre case dopo lunghi viaggi via mare.

Non solo i bastimenti, anche le crociere hanno un forte impatto ambientale. Con oltre 30 milioni di passeggeri all’anno, che si affollano per lo più ai Caraibi e nel mar Mediterraneo, queste imponenti città galleggianti rilasciano quantità di CO₂ per passeggero quattro volte superiori rispetto a un volo aereo. Inoltre, ogni nave può emettere in un solo giorno una quantità di polveri sottili pari a un milione di automobili. C’è da considerare l’inquinamento dei mari: nonostante infatti rappresentino solo l’1% delle imbarcazioni commerciali, le crociere sono responsabili di circa il 25% dei rifiuti dispersi negli oceani, tra cui plastiche e liquami.

Secondo l’Organizzazione Marittima Internazionale (IMO), l’organismo normativo dell’ONU che regola il trasporto marittimo, le navi causano il 3% delle emissioni globali di anidride carbonica, pari a circa 940 milioni di tonnellate di CO₂ all’anno. L’obiettivo dell’IMO è raggiungere le emissioni zero nette entro il 2050, ma l’ostacolo principale è che la quasi totalità delle flotte utilizza un olio combustibile denso ottenuto dai residui della raffinazione del petrolio, dopo la distillazione di carburanti come la benzina e il gasolio. Questo lo rende uno dei carburanti più economici e più inquinanti, non solo per la produzione di CO₂, ma anche per il particolato fine e gli ossidi di azoto e zolfo, responsabili di problemi respiratori e piogge acide.

Oltre alle emissioni di gas serra, i bastimenti contribuiscono anche ad altri gravi problemi ambientali. Ad esempio, le acque di zavorra, immagazzinate per mantenere stabilità e bilanciamento durante la navigazione, possono alterare gli ecosistemi marini quando vengono prelevate in una regione e rilasciate in un’altra, favorendo la diffusione di specie aliene invasive. A questo problema si aggiunge lo scarico illegale di acque reflue e residui di operazioni di bordo, che contribuisce in modo significativo all’inquinamento degli oceani.

Un ulteriore scoglio nella decarbonizzazione della logistica marittima è la scarsità di regolamentazioni efficaci nelle acque internazionali, dove avviene gran parte dell’emissione di gas serra. Storicamente molte flotte sono state registrate in Paesi con normative meno stringenti e che non aderivano agli accordi internazionali sul clima, offrendo agli armatori condizioni economiche vantaggiose a scapito dell’ambiente.

È possibile costruire navi sostenibili?

La sostenibilità nel settore navale è un obiettivo difficile, ma non impossibile. Le navi cargo sono progettate per trasportare carichi enormi e su lunghe distanze, rendendo difficoltosa l’adozione di soluzioni già disponibili come i motori elettrici, perché ancora non abbastanza potenti. Alla luce di questi impatti, è però essenziale trovare nuove soluzioni per rendere il trasporto marittimo più ecologico. Diverse strategie ingegneristiche sono già in fase di sviluppo, sebbene ciascuna presenti sfide e limiti. Idee innovative come il progetto WindWings, che sviluppa vele rigide per navi mercantili, potrebbero ridurre i consumi fino al 30% sfruttando l'energia eolica.

Su Aula di Scienze abbiamo parlato di navi ecosostenibili in questo articolo.

Purtroppo l’industria marittima ha puntato sul cosiddetto “gigantismo navale”, cioè su natanti sempre più grandi. Negli ultimi anni le dimensioni medie sono triplicate, con l’obiettivo di ridurre il consumo di combustibile per unità trasportata. Tuttavia, questo approccio ha generato nuove problematiche, tra cui la necessità di infrastrutture portuali più imponenti e una gestione più complessa del traffico marittimo.

Un altro fattore che incide negativamente sull’efficienza del settore è la pratica del “naviga veloce poi aspetta” (in inglese, sail fast then wait) adottata per minimizzare i tempi di magazzino e ridurre il rischio di invenduti. I cargo viaggiano alla massima velocità per arrivare il prima possibile ai porti, dove però sono spesso costretti ad attendere prima di poter scaricare il carico. Questa prassi non solo aumenta inutilmente il consumo di carburante, ma contribuisce anche alla congestione delle aree portuali.

Una possibile soluzione potrebbe essere l’uso di sistemi di gestione intelligente del traffico marittimo, basati su algoritmi in grado di monitorare in tempo reale l’affollamento nei porti. Questi strumenti potrebbero fornire indicazioni precise sulla velocità ottimale da mantenere durante la traversata, riducendo così inquinamento e sprechi di energia senza compromettere i tempi di consegna.

Se vuoi approfondire ulteriormente il legame tra sostenibilità ambientale e trasporto navale puoi leggere questo articolo di Ferdinando Cotugno intitolato Vie marittime alla prova dei cambiamenti climatici.

L’IMO prevede che entro il 2050 dovremmo avere navi completamente sostenibili, ma ciò richiederà ingenti investimenti in ricerca e infrastrutture. La transizione energetica si sta orientando verso carburanti alternativi, ma il più usato al momento è il gas naturale liquefatto (GNL) che è pur sempre un combustibile fossile, mentre l’impiego di biocombustibili è fermo a meno del’1%. Entrambe queste soluzioni non azzerano le emissioni, considerando l’intero ciclo di vita dall’estrazione alla produzione. I biocarburanti si ottengono infatti da colture che richiedono grandi estensioni di suolo, spesso ottenute tramite deforestazione, riducendo così la capacità naturale delle piante di assorbire CO₂.

Una soluzione più promettente è rappresentata dagli elettrocombustibili derivati dall’idrogeno verde, come ammoniaca, elettrometano ed elettrometanolo. L’idrogeno verde, prodotto tramite energia elettrica da fonti rinnovabili, genera emissioni minime durante la produzione e nessuna emissione durante l’uso. I progetti non mancano. È del 2024 il varo del “Sea Change”, il primo traghetto commerciale elettrico che è salpato dalla baia di San Francisco alimentato solo da idrogeno. Tuttavia, il costo elevato di queste tecnologie e la necessità di infrastrutture adeguate hanno rappresentato finora ostacoli significativi alla loro diffusione su larga scala.

Quanto inquinano gli aerei

Il traffico aereo serve principalmente per trasportare le persone, mentre il volume delle merci è nettamente inferiore. Ogni anno, a livello globale, si registrano oltre quattro miliardi di imbarchi. Tuttavia, questo dato non deve trarre in inganno: non significa che metà della popolazione mondiale abbia volato. In realtà, sono circa 900 milioni i passeggeri che attraversano i gate degli aeroporti, ovvero solo un cittadino su nove. Solo una minoranza può permettersi il privilegio di volare, mentre i costi ambientali ricadono sull’intera popolazione mondiale.

Un singolo volo tra Londra e New York produce circa una tonnellata di CO₂ per passeggero, più di quanta ne produca in un anno una persona in Madagascar. Da questo punto di vista, le emissioni più inique provengono dai jet privati, che pur essendo una minoranza, hanno un impatto per passeggero pari a dieci volte quello di un volo commerciale.

Se si confrontano le emissioni di navi e aerei, un volo transatlantico produce circa una tonnellata di CO₂ per passeggero, mentre un cargo emette circa 10 grammi di CO₂ per tonnellata di merci trasportate al chilometro. Questo dimostra che, sebbene le navi siano più efficienti per il trasporto di merci, il loro impatto complessivo rimane significativo a causa dei grandi volumi trasportati.

Le emissioni generate dall’aviazione contribuiscono significativamente alla crisi climatica, costituendo il 12% di tutte le emissioni del settore dei trasporti, un dato più che raddoppiato negli ultimi vent’anni. A questo si aggiunge l’inquinamento da ossidi di azoto (NOx), vapore acqueo e fuliggine che amplifica il riscaldamento globale. Inoltre, gli scarichi ad alta quota hanno un impatto maggiore, poiché favoriscono la formazione di cirri, nubi in grado di trattenere ulteriore calore nell’atmosfera.

L’impatto ambientale del settore non si limita però solo ai gas serra. L’inquinamento acustico colpisce sia le popolazioni animali che le persone, e l’alta concentrazione di particelle ultrafini peggiora la qualità dell’aria nelle città. Inoltre, gli aeroporti contribuiscono alla cementificazione e l’antropizzazione di vaste aree con conseguenze negative sugli ecosistemi locali.

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Voli più ecologici

Di fronte a queste sfide, quali sono le possibili soluzioni per rendere i voli più ecologici? La transizione energetica nel settore aeronautico è un processo complesso, simile a quello del trasporto marittimo. Il principale ostacolo è che i combustibili alternativi a quelli ottenuti da fonti fossili forniscono meno energia per litro, rendendo necessaria una quantità maggiore di carburante per ottenere la stessa potenza. Di conseguenza, un volo più sostenibile comporterebbe un aumento significativo del peso trasportato. Anche le batterie, pur rappresentando una soluzione promettente, sono molto pesanti e limitano l’autonomia richiesta dai voli di linea.

Attualmente le principali soluzioni introdotte mirano a ridurre i consumi. Negli ultimi 15 anni, le rotte sono state ottimizzate per essere più brevi e a quote sempre maggiori, dove l’aria più rarefatta consente di risparmiare propellente. Lo studio del design dei velivoli ha migliorato non solo la loro aerodinamicità, ma si è occupato anche di livree e vernici. La maggior parte delle compagnie utilizza vernice bianca, non solo per motivi estetici, ma perché riflette i raggi solari, richiede meno manutenzione ed è la più sottile sul mercato.

Sebbene l’ottimizzazione delle rotte e il miglioramento del design dei velivoli abbiano ridotto il consumo di energia, questi interventi da soli non sono sufficienti. Per una vera transizione ecologica, è fondamentale puntare su carburanti compatibili con le risorse del pianeta. Tra le alternative a disposizione, i biocarburanti avanzati riescono ad abbattere fino al 70% delle emissioni, ma attualmente rappresentano meno dell’1% del consumo mondiale. Un’altra opzione è l’e-kerosene, un carburante sintetico il cui costo resta ancora da tre a cinque volte superiore rispetto ai corrispettivi fossili.

Questi carburanti, definiti “sostenibili per l’aviazione” (SAF), consentono già di ridurre le emissioni, ma non di eliminarle completamente. Avrebbero però il vantaggio di non richiedere una drastica riconversione industriale. Una soluzione radicalmente innovativa potrebbe essere lo sviluppo di jet a idrogeno liquido, che eliminerebbero la dipendenza da fonti fossili ma richiederebbero un ripensamento anche delle infrastrutture di terra. Tra i progetti che guardano in questa direzione ci sono gli aerei “ZEROe” sviluppati da Airbus, dotati di motori a idrogeno, che tra dieci anni potrebbero già solcare i cieli.

L’Agenzia Internazionale dell’Energia prevede che entro il 2030 la domanda di idrogeno per il trasporto potrebbe crescere fino a 150 milioni di tonnellate. In quest’ottica sulla terraferma c’è già chi precorre i tempi, come il porto di Rotterdam che si sta dotando di infrastrutture per l’idrogeno verde, destinato al rifornimento di imbarcazioni e velivoli.

Incentivi e cooperazione internazionale

Navi e aerei sono strumenti essenziali del mondo contemporaneo, ma il loro contributo ai gas climalteranti non può essere ignorato. La transizione verso una mobilità ecologica richiede azioni coordinate su più fronti. In primo luogo, è necessario investire in tecnologie a basso impatto ambientale, come elettrocombustibili a base di idrogeno derivante da fonti rinnovabili. Lo sviluppo tecnologico va accompagnato da politiche mirate, che includano incentivi ai carburanti sostenibili e l’abolizione dei sussidi ai combustibili fossili.

In secondo luogo, la cooperazione internazionale è fondamentale per garantire che normative ambientali più rigide vengano applicate anche nelle acque internazionali e negli spazi aerei. Le iniziative per azzerare le emissioni nette entro il 2050 rappresentano passi importanti, ma necessitano di un impegno più ambizioso e condiviso. Agire ora non è un’opzione, ma una necessità. Solo con investimenti mirati e politiche coraggiose si potrà garantire un trasporto globale efficiente e rispettoso dei limiti planetari.

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