Decarbonizzare la mobilità

La decarbonizzazione della mobilità è una delle sfide cruciali del nostro tempo.
Decarbonizzare significa ridurre, fino a eliminare completamente, le emissioni in atmosfera di CO2 e gas serra derivanti dai mezzi di trasporto, che sono responsabili di circa un quarto del totale delle emissioni in Europa. Con l’obiettivo di realizzare un futuro più pulito e sostenibile, la decarbonizzazione della mobilità si avvale di tecnologie innovative e politiche efficaci per trasformare il modo in cui ci spostiamo.

Ma come decarbonizzare?

In Italia, secondo dati di Asvis, il settore dei trasporti, che pesa per oltre il 30% sui consumi energetici totali, è fortemente dipendente dai prodotti petroliferi (90,5% del dato complessivo), e in particolare da diesel/gasolio (59,8%) e benzina (20%). L’elettricità contribuisce ai consumi finali del settore per il 2,7% (1,7% da fonti fossili).
Quasi il 90% circa dei consumi energetici è assorbito dal trasporto su strada, seguono l’aviazione (4,9% quella internazionale, 1,1% quella interna) e la navigazione interna (1,8%), mentre i trasporti ferroviari si attestano sul 1,5% dei consumi energetici. Il trasporto ferroviario è il più virtuoso da un punto di vista di consumi energetici, tuttavia, è ancora il trasporto su gomma a movimentare il 90% dei passeggeri (in milioni di passeggeri per km) e il 56% delle merci (in milioni di tonnellate per km) con il 90% dei consumi.

E’ semplice intuire che con un semplice spostamento modale a vantaggio del trasporto ferroviario, soprattutto delle merci, si potrebbe incrementare molto l’efficienza energetica e quindi, la decarbonizzazione.

Nel corso di questo articolo, guarderemo a vari aspetti chiave della decarbonizzazione della mobilità: le ultime innovazioni tecnologiche, i veicoli elettrici, i biocarburanti e l’idrogeno, che stanno ridefinendo le fondamenta del trasporto sostenibile. Successivamente, discuteremo delle politiche governative e delle iniziative europee volte a promuovere la transizione verso mezzi di trasporto a basso impatto di carbonio. Attraverso questa analisi, intendiamo offrire una panoramica completa dei progressi compiuti e delle strategie necessarie per realizzare la visione di una mobilità totalmente decarbonizzata.

Trasporti a zero emissioni

Il settore dei trasporti è il terzo più grande emettitore di gas serra e produce quasi otto gigatoni cubici di CO2 a livello globale.

Come abbiamo accennato sopra, anche in Italia la mobilità incide pesantemente sulla carbon footprint del Paese. Il settore dei trasporti era responsabile nel 2019 (ultimo anno pre-Covid) del 25,2% delle emissioni totali di gas ad effetto serra e del 30,7% delle emissioni totali di CO2. Il 92,6% di tali emissioni sono attribuibili al trasporto stradale.

Solo questi dati sono già abbastanza convincenti nel segnalare l’importanza della decarbonizzazione del settore. Ma c’è anche un altro elemento: sotto un certo punto di vista, è la strategia che può avere la resa migliore con minori sforzi.

Bene lo spiega il Rapporto sulla decarbonizzazione nei trasporti della Struttura per la transizione ecologica della mobilità e delle infrastrutture del Mims, che dice:

“La decarbonizzazione dei veicoli è uno dei fattori principali per conseguire nel modo più efficiente l’obiettivo di ridurre del 55% le emissioni di gas serra entro il 2030. Il motivo di questa affermazione deriva dalla bassa resa energetica (cioè della bassa conversione dell’energia del combustibile nel serbatoio in movimento alle ruote) degli attuali mezzi di trasporto su strada, che in condizioni operative presentano efficienze tra il 20% e il 25% per le automobili e un massimo del 30% per i camion su lunghe distanze. La sostituzione, in particolare dei mezzi meno efficienti e più inquinanti, con mezzi a zero emissioni allo scarico – tipicamente auto elettriche a batteria – comporta anche un notevole aumento di efficienza, dell’ordine del 300%. Questo fa sì che ogni unità di energia contenuta nei combustibili fossili sostituita da elettricità rinnovabile necessiti della produzione di un equivalente energetico di solo 0,25-0,3 unità di energia verde, con un forte guadagno in termini di emissioni e minori costi di esercizio, similmente alla sostituzione di caldaie a gas per riscaldamento con pompe di calore ad alta efficienza.
In altri termini, l’elettrificazione dei veicoli comporta una rilevante riduzione delle emissioni con una limitata realizzazione di nuove energie rinnovabili”.

Ricordiamo che il parco circolante italiano su gomma, notoriamente obsoleto, ammonta a 52,7 milioni di veicoli, comprendenti 39,8 milioni di autovetture, 7,2 milioni di motocicli, 3,7 milioni di veicoli commerciali leggeri, 0,7 milioni di mezzi pesanti per il trasporto merci, 0,1 milioni di autobus, oltre a 0,2 milioni di motocarri e 0,9 milioni di veicoli speciali. Questi mezzi utilizzano per oltre il 99% motori a combustione interna.

Veicoli e Tecnologie della mobilità a basso impatto ambientale

I trasporti a emissioni zero abbracciano una varietà di soluzioni tecnologiche, dalle auto completamente elettriche, che utilizzano batterie per immagazzinare energia elettrica, ai veicoli a idrogeno che producono energia attraverso celle a combustibile senza emissioni nocive.

Veicoli elettrici (EV)

La transizione dai veicoli a combustione interna, che bruciano carburanti fossili, a quelli elettrici, è una delle strategie principali per la decarbonizzazione della mobilità. Gli EV, alimentati da batterie ricaricabili, non emettono direttamente CO2 o altri inquinanti atmosferici. I veicoli elettrici stanno rivoluzionando il modo in cui pensiamo alla mobilità, offrendo una soluzione pulita che riduce drasticamente le emissioni nocive nelle nostre città.

Oltre al vantaggio di contribuire significativamente alla lotta contro l’inquinamento atmosferico urbano, i veicoli elettrici, se alimentati da fonti rinnovabili, possono aiutare a ridurre le emissioni di gas serra su scala globale, avvicinandoci agli obiettivi climatici internazionali.

Nonostante i numerosi benefici, la diffusione dei veicoli elettrici si scontra con alcune sfide. La rete di stazioni di ricarica, per esempio, è ancora insufficiente in molte aree, il che può limitare l’attrattiva di questi veicoli.
La tecnologia delle batterie pone diverse questioni sul piatto, a partire dalla loro efficienza, fino a questioni ambientali e sociali.

Tra i veicoli elettrici si annoverano attualmente:

Auto elettriche
Bus elettrici
Biciclette elettriche
Monopattini elettrici
Treni
Barche
Aerei

Tecnologia delle batterie al litio

Il litio è stato soprannominato ‘l’oro bianco’.

Un’analisi condotta nel 2022 dal team di McKinsey Battery Insights prevede che l’intera catena delle batterie agli ioni di litio (Li-ion), dall’estrazione al riciclaggio, potrebbe crescere di oltre il 30% all’anno dal 2022 al 2030, raggiungendo un valore di oltre 400 miliardi di dollari e una dimensione di mercato di 4,7 TWh1. Si tratta di un’industria miliardaria che sta ponendo anche problematiche di tipo geopolitico per il controllo delle miniere, in gran parte attualmente in mano alla Cina.
In Europa si estrae solo l’1% del totale globale: per questo sta diventando strategico anche per il governo italiano l’individuazione di possibili fonti di litio nel nostro Paese.

«I Campi Flegrei e alcune aree del Basso Lazio hanno fanghi dai quali si può ricavare il litio – ha detto all’Ansa il ministro dell’Ambiente Gilberto Pichetto – La prima fonte di minerali critici in Italia è il riciclo dei Raee. Ma abbiamo anche qualche giacimento, e l’Ispra sta facendo una mappatura dei luoghi nel paese dove si possono estrarre queste materie prime. Il litio per le batterie in particolare si può ricavare da fonti geotermiche e parageotermiche».

La tecnologia delle batterie è in rapido sviluppo, mirando a estendere la durata e la portata di una singola carica. Le batterie attuali spesso offrono un raggio limitato di percorrenza rispetto ai veicoli a benzina, e il tempo necessario per ricaricare completamente le batterie può essere significativo. Inoltre, la durata delle batterie può essere influenzata da fattori come le temperature estreme e la frequenza di ricarica. Un altro aspetto è il costo elevato delle batterie, che contribuisce a rendere i veicoli elettrici più costosi rispetto a quelli a combustione interna.

La disponibilità di stazioni di ricarica è essenziale per l’uso pratico dei veicoli elettrici, specialmente per i lunghi viaggi. In molte regioni, l’infrastruttura di ricarica è ancora insufficientemente sviluppata, il che può creare ansia da autonomia per gli utenti che temono di rimanere senza carica lontano da una stazione di ricarica. L’installazione di ulteriori stazioni di ricarica richiede notevoli investimenti sia pubblici che privati.

Veicoli a idrogeno

Il 6 maggio scorso, a Milano hanno fatto il loro primo test drive sulle vie di Mind Milano Innovation District (ex area Expo), il primo autobus a idrogeno completamente made in Italy e due auto . Costruiti e progettati in Umbria dal Gruppo Rampini (nella foto sotto) sono un esempio d’eccellenza italiana in un settore ad alto potenziale della mobilità sostenibile.

I veicoli a idrogeno, noti anche come veicoli elettrici a celle a combustibile, rappresentano una frontiera promettente nella ricerca di soluzioni per la decarbonizzazione della mobilità. Utilizzando l’idrogeno per produrre elettricità attraverso una reazione chimica, questi veicoli alimentano i loro motori elettrici e rilasciano solo vapore d’acqua come emissione. La diffusione dei veicoli a idrogeno è frenata dalla scarsità delle infrastrutture di rifornimento e dai costi elevati di produzione del veicolo e dell’idrogeno stesso, specialmente se prodotto in modi ecocompatibili. L’idrogeno verde, cioè prodotto con energia da fonti rinnovabili, è l’unico che ha senso in relazione alla decarbonizzazione, perchè sarebbe esso stesso decarbonizzato: la produzione attuale di idrogeno è ancora, per la quasi totalità, basata su combustibili fossili.

Nonostante le sfide, il settore sta sperimentando, soprattutto in applicazioni come il trasporto pesante e i bus urbani dove le lunghe autonomie e i rapidi tempi di rifornimento sono particolarmente vantaggiosi. Governi e industrie stanno facendo significativi investimenti per migliorare l’accessibilità e ridurre i costi, spingendo per un aumento delle stazioni di rifornimento di idrogeno e la produzione di idrogeno verde.

I biocarburanti

Alcuni settori stanno esplorando l’uso di biocarburanti derivati da materie prime biologiche, che possono essere utilizzati nei motori tradizionali ma con un bilancio di carbonio idealmente migliore rispetto ai combustibili fossili.
Possono essere liquidi o gassosi, e sostanzialmente di tre tipi:

Bioetanolo: è il biocarburante più diffuso e viene prodotto principalmente dalla fermentazione di zuccheri estratti da colture come il mais, la canna da zucchero e il sorgo. Viene usato in miscele con la benzina per alimentare veicoli; 
Biodiesel: è prodotto da oli vegetali o grassi animali attraverso un processo chiamato transesterificazione e può essere usato nei motori diesel senza necessità di modifiche significative, spesso viene miscelato con il diesel derivato dal petrolio; 
Biogas: deriva dalla decomposizione anaerobica di materiale organico come residui agricoli, letame e rifiuti urbani. Il biogas può essere purificato fino a diventare bio-metano, che può essere utilizzato come carburante per veicoli o per la produzione di energia elettrica.

Si prevede nei prossimi anni la riduzione nella produzione di biocarburanti sostenibili da colture dedicate e la crescita di biocarburanti avanzati e da rifiuti in doppio conteggio (double counting) in base alla normativa europea. È prevista, invece, una crescita importante del biogas e dei nuovi biocarburanti avanzati per il trasporto aereo e marittimo  
 
I combustibili sintetici, noti anche come e-fuels o carburanti di sintesi, sono una forma di combustibile prodotto artificialmente utilizzando energia da fonti rinnovabili per convertire materie prime come diossido di carbonio (CO2) e acqua (H2O) in idrocarburi liquidi o gassosi. Non hanno attualmente un livello di sviluppo tecnologico vicino alla commercializzazione e presentano anch’essi efficienze e costi energetici non ottimali che ne fanno prevedere un utilizzo futuro in particolare per il settore aeronautico e navale.

Decarbonizzare il settore aereo

A novembre 2023, Il volo Boeing 787 di Virgin Atlantic, ha decollato da Londra Heathrow in direzione New York J.F Kennedy Airport: è il primo volo a dimostrare la fattibilità di una traversata atlantica con carburante per l’aviazione (SAF) al 100% sostenibile su una tale distanza. Ha risparmiato al pianeta 95tonnellate di CO2.

La decarbonizzazione rappresenta oggi una sfida centrale per vettori e gestori di scali aeroportuali e il carburante SAF ne rappresenta una delle principali promesse, visto che si calcola possa far risparmiare fino all’80% di emissioni rispetto ai combustibili tradizionali.
Uno studio di Cassa Depositi e Prestiti sullo stato del trasporto aereo italiano, sottolinea la necessità di investimenti e individua linee di azione al fine di accompagnare gli scali aeroportuali verso il raggiungimento degli obiettivi di emissioni net-zero entro il 2050.
Tra le misure proposte vi è l’incremento della connettività degli scali, il potenziamento della ricerca e sviluppo per carburanti sostenibili e sistemi alternativi di propulsione, oltre alla digitalizzazione e alla transizione ecologica. Inoltre, un contesto normativo favorevole dovrebbero accelerare gli investimenti nelle tecnologie innovative, con una revisione del Piano Nazionale Aeroporti per orientare ulteriormente gli sforzi verso sostenibilità e digitalizzazione
Ma soprattutto la svolta arriverebbe dal SAF: a differenza di altre soluzioni, tali carburanti hanno il vantaggio “drop-in”, ovvero possono essere utilizzati senza necessità di modificare l’aeromobile. Attualmente, i SAF sono l’unica tecnologia disponibile che permette di ambire a voli a emissioni quasi zero entro il 2050, risultando essenziali per i voli a lungo raggio.
Lo svantaggio è che sono ancora piuttosto costosi e questo rappresenta un ostacolo significativo alla loro adozione su larga scala. La produzione di SAF è ancora limitata, costituisce solo lo 0,1% del totale dei carburanti, ma si è registrata una notevole accelerazione negli ultimi anni.

Decarbonizzare il settore marittimo

Nel 2022 il traffico marittimo internazionale è stato responsabile per circa il 3% delle emissioni globali di CO2. D’altro canto il 90% delle merci scambiate nell’economia globalizzata sono trasportate attraverso l’oceano e i mari. Oltre alla funzione assolta nella mobilità delle persone.
L’industria marittima è quindi un forte contributore alle emissioni di gas serra, principalmente a causa dell’utilizzo di combustibili fossili come il petrolio per il funzionamento delle navi. La strategia sulle emissioni di gas serra dell’Organizzazione marittima internazionale mira a raggiungere lo zero netto entro il 2050.
Il settore marittimo è tra quelli considerati ‘hard-to-abate’, cioè in cui la decarbonizzazione è molto difficile. Vi sono diversi motivi:

Mancanza di carburanti sostenibili validi
La domanda di navi verdi è scarsa
Lo sviluppo delle risorse e delle infrastrutture è lento
Incertezze nelle normative
Troppe parti interessate (Per una determinata spedizione, le parti coinvolte vanno dal proprietario della merce (caricatore) all’armatore, all’operatore navale, allo spedizioniere e, infine, al cliente. Chi deve rispondere delle emissioni di carbonio?).

E’ evidente che la decarbonizzazione richiede, forse più che in altri settori, forme innovative di collaborazione tra diversi player e la produzione di nuovi mezzi navali in direzione green, considerando il fatto che l’85% delle emissioni proviene da una categoria specifica di navi, le navi d’alto mare.

Iniziative per l’azione climatica nel trasporto marittimo

L’International Maritime Organization (IMO) è un’organizzazione storica delle Nazioni Unite: nel 2018 il Comitato per la protezione dell’ambiente marino (MEPC) dell’IMO ha adottato una strategia iniziale per la riduzione delle emissioni di gas serra delle navi. Attraverso questa strategia iniziale, gli Stati membri dell’IMO si sono impegnati a ridurre le emissioni annuali di gas serra del trasporto marittimo internazionale di almeno la metà entro il 2025, rispetto al loro livello nel 2008, e a lavorare per eliminare completamente le emissioni di gas serra dal trasporto marittimo.
La Zero Emission Maritime Buyers Alliance (ZEMBA) è stato il primo gruppo di buyer del settore marittimo con la missione di accelerare la diffusione commerciale di soluzioni di trasporto a emissioni zero (ZE), per consentire economie di scala per gli acquirenti e i fornitori di merci e aiutare gli armatori a massimizzare il potenziale di riduzione delle emissioni al di là di quanto un singolo acquirente di merci potrebbe fare da solo. ZEMBA è un’iniziativa di Cargo Owners for Zero Emission Vessels (coZEV) ed è facilitata dal Programma Energia e Ambiente dell’Aspen Institute.

Nel 2022, alla COP27, il primo ministro norvegese Jonas Gahr Støre e l’inviato speciale degli Stati Uniti per il clima John Kerry hanno lanciato la Green Shipping Challenge, un’iniziativa per incoraggiare paesi, porti, aziende e altri attori nella catena del valore del trasporto marittimo a impegnarsi concretamente annunciando iniziative per la riduzione delle emissioni del settore.

E’ nata in ambito World Economic Forum la First Movers Coalition (FMC), che non è esclusiva dei trasporti marittimi ma lavora molto sul tema. E’ diventata il più grande stimolo alla crescita nel settore privato delle tecnologie climatiche emergenti.

Il ruolo del digitale

Secondo un’analisi McKinsey , per ridurre drasticamente le proprie emissioni, le case automobilistiche di tutto il mondo dovrebbero investire più di 1.000 miliardi di dollari in trasporti ecologici fino al 2030, ma si può fare di più. I progressi richiederanno una collaborazione strategica tra aziende, settori, governi e comunità, con la disponibilità a costruire e adottare nuove tecnologie su scala.

Il solo impatto di una digitalizzazione ben orientata nel settore permetterebbe di ridurre fino al 5% delle emissioni di gas serra entro il 2050. Per esempio, si potrebbero sfruttare le tecnologie di rilevamento come l’IoT, l’imaging e la geo-localizzazione per raccogliere dati in tempo reale e guidare il processo decisionale del sistema. In definitiva, ciò migliorerebbe l’ottimizzazione dei percorsi e ridurrebbe le emissioni sia nel trasporto ferroviario che in quello stradale.
Si stima che piattaforme di Mobility-as-a-Service (MaaS), sempre più strumenti avanzati di pianificazione della mobilità per i consumatori, incoraggiando una gamma completa di opzioni a basse emissioni di carbonio come le biciclette elettriche, gli scooter o il transito. potrebbero addirittura ridurre le emissioni di oltre il 50% se il MaaS potesse sostituire l’uso individuale dell’auto privata.

Strategie e Politiche

Gli accordi internazionali sottoscritti dall’Unione Europea (UE) tramite l’Accordo di Parigi del 2015 hanno portato all’istituzione di una legge europea sul clima. Questa normativa obbliga l’UE a tagliare le emissioni di gas a effetto serra del 55% entro il 2030 rispetto ai livelli del 1990 e a conseguire la “neutralità carbonica“, ossia zero emissioni nette, entro il 2050.

Per raggiungere questi obiettivi, la Commissione Europea (CE) ha introdotto varie proposte settoriali a partire dal luglio 2021, parte delle quali vanno a promuovere la mobilità sostenibile, con l’obiettivo di ridurre le emissioni di gas serra, migliorare la qualità dell’aria, e rendere i sistemi di trasporto più efficienti e inclusivi. Ecco una sintesi delle principali iniziative:

European Green Deal: il Green Deal europeo è il piano d’azione dell’UE per rendere la sua economia sostenibile. Tra i suoi obiettivi, mira a ridurre le emissioni di gas serra di almeno il 55% entro il 2030, rispetto ai livelli del 1990, e a raggiungere la neutralità climatica entro il 2050. La mobilità sostenibile è un pilastro fondamentale di questa strategia, con specifici investimenti in trasporti puliti e infrastrutture verdi. 
Fit for 55: nel quadro del Green Deal, il pacchetto “Fit for 55” propone misure legislative specifiche per assicurare che le politiche dell’UE siano in linea con l’obiettivo di riduzione del 55% delle emissioni di CO2. Include proposte per rafforzare il sistema di scambio di quote di emissione (ETS), aumentare l’uso di energie rinnovabili e migliorare l’efficienza energetica dei veicoli. 
Mobility Strategy (Strategia per la mobilità sostenibile e intelligente): pubblicata nel 2020, questa strategia stabilisce il quadro per la mobilità dell’UE fino al 2050. Include piani per ridurre le emissioni di tutti i modi di trasporto, incrementare l’innovazione e l’adozione di tecnologie pulite, e garantire una transizione equa per tutti i cittadini.
Iniziative per la mobilità urbana: la Commissione Europea supporta lo sviluppo di piani di mobilità urbana sostenibile nelle città, incoraggiando l’uso di trasporto pubblico, ciclabilità, e pedonabilità, oltre alla transizione verso flotte di trasporti pubblici a zero o basse emissioni. 
Regolamenti su CO2 per auto e furgoni: l’UE ha stabilito norme rigorose per le emissioni di nuove auto e veicoli commerciali leggeri, stabilendo limiti di emissioni di CO2 che diventeranno sempre più stringenti nel corso degli anni. 
Incentivi per i veicoli a emissioni zero e a basse emissioni: attraverso varie direttive e regolamenti, l’UE promuove l’adozione di veicoli elettrici e a idrogeno, offrendo incentivi fiscali e finanziamenti per la costruzione di infrastrutture di ricarica e rifornimento.

Queste iniziative sono supportate da finanziamenti significativi attraverso vari fondi dell’UE, come il PNRR, il Fondo per una Transizione Giusta e il programma Horizon Europe, che aiutano a finanziare la ricerca e l’innovazione nel settore dei trasporti sostenibili. L’Unione europea si sta muovendo decisamente verso un sistema di mobilità più pulito, più sicuro e più accessibile, con l’ambizione di diventare un leader globale nella riduzione dell’impatto ambientale dei trasporti.

In conclusione, il percorso verso la decarbonizzazione dei trasporti non è solo una risposta alle esigenze climatiche, ma si inserisce in un contesto molto più vasto che abbraccia gli obiettivi dell’Agenda 2030 delle Nazioni Unite e i 17 Obiettivi di Sviluppo Sostenibile (SDGs).

È fondamentale, quindi, adottare un approccio olistico che consideri non solo la riduzione delle emissioni di gas serra, ma anche una serie di sfide interconnesse, tra cui l’incremento della sicurezza e dell’accessibilità nei trasporti, la minimizzazione dell’inquinamento locale che impatta negativamente sulla salute, la riduzione delle congestioni stradali, il miglioramento della sicurezza energetica, l’ampliamento della connettività, il supporto allo sviluppo industriale, la promozione della crescita economica, il rafforzamento dell’equità sociale e la generazione di opportunità di lavoro dignitoso. Solo con una visione integrata e cooperativa si potranno realizzare gli ambiziosi traguardi globali, facendo della decarbonizzazione un pilastro fondamentale per un futuro sostenibile.