Negli aerei, l’ottimizzazione degli effetti ambientali è come la quadratura del cerchio

Un aereo ideale dovrebbe avere il minimo influsso possibile sul clima della Terra, non produrre inqui-namento atmosferico ed essere silenzioso. Queste, a grandi linee, sono le aspettative della popola-zione. Nel contempo, i passeggeri vorrebbero disporre di un certo livello di comfort, poter viaggiare su aerei sufficientemente veloci che volino ad alta quota, in modo da non essere continuamente sballot-tati dalle turbolenze. La difficoltà con cui un'autorità aeronautica quale l'UFAC deve confrontarsi nella definizione dei requisiti ambientali che gli aeroplani devono soddisfare consiste nello stabilire in che misura determinati effetti ambientali negativi possono essere ridotti senza contemporaneamente am-plificarne altri. Un primo esempio di questa problematica viene dalla ricerca sugli effetti climatici. Si è visto che i motori a basso consumo, che emettono minori quantità del gas ad effetto serra CO2, sono più soggetti a produrre scie di condensazione, i cui effetti sul clima non sono ancora stati chiariti a fondo.
Allo stato attuale delle conoscenze, le scie di condensazione hanno un effetto solo leggermente ri-scaldante. Per contro, i cirri cui esse a volte danno origine potrebbero rappresentare a lungo termine un problema più grave. A prima vista, sembrerebbe quindi logico evitare, per quanto possibile, la for-mazione di scie di condensazione. Si è però scoperto che i motori a più basso consumo hanno una spiccata tendenza a produrre scie di condensazione. L'immagine qui sotto è ripresa dal cockpit di un velivolo per la ricerca scientifica. Il tubo bianco e rosso visibile a sinistra è una sonda per la misura-zione dei gas di scarico. Davanti volano, affiancati, due velivoli a lungo raggio. Quello a destra è un vecchio modello con un elevato livello di emissioni di CO2, ma senza scie di condensazione. Il modello di sinistra è moderno; i suoi motori a basso consumo emettono gas più puliti e più freddi, ma produco-no scie di condensazione. Non è tuttavia immaginabile che, per ridurre la formazione di scie di con-densazione, si torni a costruire motori che emettono più CO2.



Davanti, a sinistra: aereo moderno con scie di condensazione e combustione ottimale. A destra: aereo di vecchio tipo con alto livello di emissioni di CO2 ma senza scie di condensazione. (Fonte: Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt DLR)

La formazione delle scie di condensazione potrebbe anche essere evitata volando a quote diverse da quelle attuali. In tal modo si aumenterebbe tuttavia l'emissione di CO2, perché gli aerei dovrebbero abbandonare la quota alla quale l'efficienza di sfruttamento energetico del carburante è massima. Inoltre, se la quota di crociere venisse ridotta, i tempi di percorrenza aumenterebbero perché gli aerei non potrebbero più volare così veloci. Si avrebbe poi anche una riduzione del comfort, perché gli aerei volerebbero negli strati in cui si muovono le perturbazioni atmosferiche e incontrerebbero maggiori turbolenze.
Il secondo esempio riguarda l'evoluzione tecnica che ha portato allo sviluppo di motori che bruciano meglio il carburante ed emettono quindi meno CO2. Come contropartita, ciò ha comportato un aumen-to delle emissioni di ossidi di azoto. Una regola generale dei processi di combustione che utilizzano l'aria prelevata dall'ambiente è che, riducendo il consumo, aumentano gli ossidi di azoto.
Gli attuali motori a reazione sono caratterizzati da una sicurezza d'esercizio eccezionale. I guasti sono molto rari. In ogni caso, devono essere in grado di sopportare condizioni di esercizio che passano da un estremo all'altro, con temperature da molto elevate a molto basse, devono soddisfare i requisiti di un avviamento ad alta quota e le variazioni di carico che si hanno in caso di turbolenze e in fase di atterraggio o di riattaccata, e devono avere una durata di vita di circa 30'000 ore. Anche nuove e com-plesse tecnologie per la riduzione degli ossidi di azoto devono soddisfare tutte queste esigenze relati-ve alla sicurezza d'esercizio.