Sostenibilità Ambientale nel settore dei Trasporti: Studi teorici ed Indagini Sperimentali per la Transizione Energetica verso «Net Zero Emissions»

Le aspirazioni europee per un'economia, una mobilità ed una società climaticamente neutre sono molto ambiziose e mirano a delineare una transizione verso l’azzeramento delle emissioni di gas ad effetto serra entro il 2050 (NZE –Net Zero Emission). Il settore nazionale dei trasporti, in particolare, è responsabile di circa il 30% delle emissioni totali dirette (ossia imputabili esclusivamente all’impiego del veicolo) di gas ad effetto serra. Per raggiungere la neutralità climatica in tale settore, la strategia UE prevede una riduzione minima delle emissioni di gas serra del 43.7% al 2030 ed un abbattimento del 90% entro il 2050, rispetto ai livelli del 1990. Il traffico veicolare è anche fra i principali responsabili delle emissioni di inquinanti primari nocivi per la salute dell’uomo. Grazie alle sempre più stringenti normative Euro, dal 1990 ad oggi è stata registrata una progressiva diminuzione di tali emissioni per ogni modalità di trasporto, nonostante l’aumento del numero di veicoli complessivamente immatricolati e circolanti. Il conseguimento di una mobilità “a zero emissioni” richiede repentine azioni di contrasto da parte di tutti gli attori coinvolti, mirate all’utilizzo di sistemi di trasporto meno impattanti. Tra i fattori determinanti per il conseguimento degli ambiziosi obiettivi UE figura la riduzione delle emissioni veicolari per passeggero trasportato, che può essere conseguita: i) aumentando l’efficienza degli attuali sistemi di propulsione e promuovendo l’impiego di vettori dal ridotto impatto ambientale (preferibilmente, prodotti a partire da fonti energetiche rinnovabili); ii) ampliando la ricerca a tecnologie prototipali o ancora in fase di sviluppo, che consentiranno il raggiungimento degli obiettivi NZE nel lungo periodo; iii) ricorrendo ad una più efficiente ed efficace ripartizione modale, tramite azioni che disincentivino gli spostamenti con mezzi privati, e indirizzando la domanda verso sistemi di trasporto collettivo, che dovranno essere sempre meno impattanti dal punto di vista ambientale. Le attività svolte nel corso dei tre anni di Dottorato e presentate in questo lavoro di tesi hanno avuto come filo conduttore i punti di cui il precedente elenco. Nel contesto della ripartizione modale e della necessità di miglioramento dell’efficienza del parco veicoli delle aziende di trasporto pubblico locale, è stata condotta un’attenta valutazione delle tecnologie di autobus attualmente disponibili, sulla base di una serie di indici prestazionali. Nell’ambito di una collaborazione esterna con un’azienda di TPL abruzzese, inoltre, è stata condotta un’analisi di fattibilità tecnica/economica/ambientale mirata al rinnovamento del parco veicoli con mezzi a gas naturale ed alla realizzazione della relativa infrastruttura di ricarica. Sono stati, inoltre, condotte una serie di indagini sperimentali/numeriche finalizzate all’ottimizzazione del processo di iniezione e combustione delle attuali tecnologie di motori a combustione interna (MCI), sia alimentati a benzina che con combustibili gassosi. Ulteriori attività sperimentali hanno, infine, riguardato la realizzazione di banchi prova per la caratterizzazione di processi di iniezione innovativi, fra cui iniezione di acqua in condizioni supercritiche, iniezione di benzina per applicazioni in motori ad accensione per compressione e iniezione di idrogeno. La caratterizzazione di tali processi di iniezione rappresenta il punto di partenza per lo sviluppo di ulteriori soluzioni abilitanti per la transizione energetica verso le NZE.