Attività industriali, riscaldamento domestico e traffico autoveicolistico sono le tre principali fonti di emissione di inquinamento in atmosfera. La loro concentrazione nelle grandi aree urbanizzate è all’origine dell’elevato tasso di inquinamento atmosferico delle città europee con situazioni di particolare disagio nelle aree con elevata intensità di urbanizzazione civile e industriale come la Pianura padana per l’Italia.

Il punto critico
La sfida per la riduzione dell’inquinamento da traffico è a un nodo critico, e le case automobilistiche sono impegnate da tempo nella ricerca tecnologica di avvicinamento alle emissioni zero, e cercano il confronto con le istituzioni per la finalizzazione delle scelte da operare. Diamo di seguito alcune indicazioni sulle principali linee di sviluppo, il relativo stato dell’arte con qualche accenno anche al contributo della normativa tecnica.
I motori a benzina hanno avuto una evoluzione tecnologica continua che li ha portati ormai prossimi all’obiettivo delle emissioni zero, come illustra chiaramente la figura 1. Il problema rimane comunque pesante nei prossimi anni dato che il tasso di rinnovo delle vetture rappresenta su base annua meno del 10% del parco circolante.
I motori diesel hanno avuto un vero e proprio salto tecnologico; i sistemi di iniezione elettronica ad altissima pressione (Common rail) hanno portato il motore diesel a livelli di prestazioni e rumore paragonabili ai benzina, con notevoli vantaggi in termini di consumo.
Rimangono ancora livelli, peraltro molto ridotti, di emissione di ossido di azoto (NOx) e polveri sottili (PM10) la cui ulteriore riduzione sarò oggetto della ricerca nei prossimi anni.
Per quanto concerne i carburanti alternativi al petrolio, la tecnologia più pulita, e disponibile su base industriale, è quella del metano (gas naturale).

Impiegato in autotrazione, il metano produce emissioni ridottissime grazie alla semplicità della molecola (assenza di idrocarburi policiclici e aromatici); la CO2 è ridotta del 20% grazie al favorevole rapporto carbonio/idrogeno rispetto ai combustibili liquidi, costituendo così una tecnologia a costi molto più contenuti rispetto ad altre per la riduzione significativa dell’effetto serra. A ciò si aggiunge l’assenza di particolato (basti ricordare di quanto il suo impiego negli impianti di riscaldamento ha ridotto lo smog nelle grandi città). Per queste sue caratteristiche ambientali il metano è fiscalmente incentivato, e consente quindi un risparmio dei costi operativi di circa la metà rispetto ai carburanti liquidi.
La tecnologia relativa ai motori endotermici alimentati a gas è da tempo stabilizzata, come pure tutte le questioni relative alla qualità e alla sicurezza dei sistemi di stoccaggio a bordo (bombole) nonché dei sistemi e componenti di controllo e di alimentazione del motore. Vale la pena di ricordare che l’industria italiana vanta in questo settore una leadership storica a livello mondiale, sia per la concezione e la realizzazione di stazioni di rifornimento, sia per la parte componentistica e veicolare; i costruttori italiani hanno oramai a listino un’ampia gamma di componenti, autovetture, autobus e veicoli industriali, con livelli di produzione fortemente crescenti di anno in anno.
Stante la disponibilità della tecnologia e del prodotto, la diffusione dei veicoli a metano nelle aree urbane è in grado di portare riduzioni sensibili ai livelli di inquinamento atmosferico, come risulta da un recente studio con riferimento alle sole flotte del trasporto dei servizi pubblici e della distribuzione urbana delle merci, per le quali non esiste il problema della scarsità di punti di rifornimento (tabella 1).
In stretta correlazione con gli sviluppi tecnici di cui sopra sta l’evoluzione della normativa. Ci piace ricordare in questa sede che anche la normativa italiana sui carburanti gassosi arriva da lontano, e si estende oggi, in sede internazionale, a tutti gli aspetti del veicolo.

Norme e benefici
L’industria italiana del metano per autotrazione è matura e sostenuta da adeguata normativa. Perché essa diventi un fenomeno economico significativo, con conseguenti importanti effetti su qualità dell’aria e bilancio energetico del paese è però necessario che esca dalla sua “nicchia”, attraverso la diffusione dei veicoli a metano, con provvedimenti immediati relativi alle aree urbane.
Se il metano per l’autotrazione è certamente la migliore soluzione di autoveicolo ecologico disponibile a costi vantaggiosi, vogliamo anche accennare alla tecnologia dei veicoli ibridi, che per l’ambiente urbano rappresenta una soluzione tecnologicamente avanzata, combinabile con i vantaggi del metano e potenziale ponte per pervenire allo utilizzo dell’idrogeno e delle fuel cell in un futuro di medio lungo termine.
Un sistema ibrido è costituito dalla integrazione del sistema a motore termico con un sistema di trazione elettrica per la propulsione del veicolo.
Per mezzo di strategie di gestione della potenza di questi sistemi integrati, è possibile ottimizzare la prestazione operativa ed energetica del sistema e ridurre di conseguenza l’emissione di CO2.
L’efficacia è particolarmente rilevante nell’esercizio di tipo urbano, in cui esistono forti variazioni di potenza richiesta alle ruote.
Il beneficio energetico in termini di riduzione dei consumi, consegue fondamentalmente da due fattori:

• il ricupero di energia elettrica nella batteria, operato dal motore elettrico, funzionante come generatore, in frenatura e in discesa;
• il livellamento del carico del motore termico, che consente di stabilire il funzionamento di questo nelle aree di alta efficienza, grazie al complemento di potenza dato dal sistema elettrico. In particolare il motore termico viene spento automaticamente dal sistema di gestione nei rallentamenti e durante le soste.

Il beneficio dal punto di vista ambientale deriva dai seguenti fattori:

• la riduzione dei consumi di combustibile, che comporta una riduzione diretta degli inquinanti e della emissione di CO2, responsabile dell’effetto serra;
• la possibilità del funzionamento con alimentazione solo da batteria, a motore termico spento, quindi a emissioni locali nulle.

Esiste infine un beneficio di carattere operativo dovuto alla complementarietà delle caratteristiche di coppia motrice del motore termico e del motore elettrico che consente brillantezza di guida e si caratterizza con elevate prestazioni in accelerazione, ottenibili senza aggravio di consumi e con una motorizzazione termica di potenza ridotta, grazie al contributo della motorizzazione elettrica.

Uno sguardo al futuro
Anche il metano è un combustibile fossile, soggetto in futuro a problemi di esaurimento, e, se bruciato direttamente, fonte di emissione di CO2 in atmosfera, sia pure in misura ridotta.
Il tema strategico di fondo si può riassume in due punti

• Riduzione e annullamento delle emissioni di gas serra (CO2) in atmosfera
• Fonti di energia rinnovabili in vista dell’esaurimento dei combustibili fossili

L’argomento è certamente troppo vasto rispetto allo scopo che ci siamo prefissi.
Lo scenario evolutivo sulla via dell’idrogeno passerà attraverso le soluzioni ibride con motore termico e combustibili fossili, con enfasi sul metano, quindi soluzioni ibride con fonte primaria di energia da fonti rinnovabili, o da metano, attraverso la produzione di idrogeno per l’alimentazione delle fuel cell.

Domenico Pierucci
Presidente CUNA