L uso del metano nei trasporti: aspetti ambientali locali e globali

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1 L uso del metano nei trasporti: aspetti ambientali locali e globali Giuseppe Onufrio Istituto Sviluppo Sostenibile Italia 1

2 Introduzione La rilevanza ambientale del settore dei trasporti su strada è un fenomeno globale ed è tra le priorità su scala europea. I costi esterni (ambientali, sociali ed economici) della mobilità su strada nei paesi industrializzati sono stimati secondo diverse metodologie e portano a valutazioni oscillanti tra il 3 e il 10% del PIL per il 90-95% associati al traffico stradale (Pignatelli, 2002). Non esiste una soluzione unica alla riduzione degli impatti dei trasporti, ma un insieme articolato di interventi, tra i quali il ricorso a carburanti più puliti e a tecnologie più pulite ed efficienti, ha un ruolo cruciale. Le valutazioni che qui si presentano riguarda in particolare alcuni aspetti specifici dell impatto ambientale della mobilità: le emissioni di inquinanti e di gas a effetto serra valutati dal punto di vista del ciclo di produzione dal-pozzo-alla-ruota. Il ruolo dell evoluzione tecnologica è cruciale e come è noto ha già prodotto effetti positivi - ma non è sufficiente a intraprendere la strada di una mobilità più sostenibile. Alle politiche industriali e infrastrutturali orientate a ridurre le esternalità del settore dei trasporti, va affiancata anche una politica di contenimento della domanda di mobilità, di riduzione uso del traffico privato motorizzato, a favore di modalità a più basso impatto, sia per le persone che per le merci. 2. L impatto dei trasporti su strada L evoluzione delle tecnologie e il miglioramento dei carburanti ha consentito in questi hanno un miglioramento di alcuni aspetti dell impatto ambientale dei trasporti su strada. Vediamo il quadro generale delle emissioni e delle concentrazioni degli inquinanti atmosferici. 2

3 2.1 Le emissioni di inquinanti: un quadro generale L introduzione di standard di emissione e di tecnologie più pulite ha giocato un ruolo importante, il cui effetto è però stato limitato dalla crescita del parco e dall aumento delle percorrenze. Questo fenomeno è generale e vale anche per l Italia di cui si riportano qui in sintesi le stime correnti delle emissioni dei vari inquinanti (Apat 2002). Per quanto riguarda le emissioni di composti acidificanti (SO 2, NOx e NH 3 ), le emissioni totali in termini di potenziale acidificante espresso in ioni H+ - sono diminuite del 30% circa nel decennio , anche se il peso dei trasporti sul totale delle emissioni è in aumento dal 19.3% al 20,9% - in quanto la diminuzione delle emissioni è meno marcata di quella del totale dei settori e in particolare per gli NOx. Invece, le emissioni di SO 2, - uno dei composti precursori della formazione di particolato fine secondario - sono state drasticamente ridotte, grazie al miglioramento della qualità dei carburanti e dei gasoli in particolare. Anche le emissioni totali di COVNM, che assieme agli NOx rappresentano i precursori dell ozono troposferico, sono diminuite - in termini di potenziale di formazione dell ozono troposferico - del 26,6%. Il peso dei trasporti sul totale delle emissioni è stato, inizialmente, in crescita. invariato 44,9% - grazie alla riformulazione delle benzine che ha consentito dal 2000 un netto miglioramento nelle emissioni (grafico 2) di COVNM, che sono tra i composti precursori del particolato fine secondario. In particolare le emissioni di benzene, uno dei più pericolosi inquinanti nella classe dei COVNM, si sono drasticamente ridotte nel periodo (-62,1%) nel totale per effetto della progressiva catalizzazione del parco e della riformulazione delle benzine. Del tutto diversa è invece la situazione per i gas serra che vedono nel decennio crescere significativamente le emissioni dal settore dei trasporti (+22,7% per la CO 2 ) che segna il maggiore aumento in assoluto e il cui peso relativo sulle emissioni totali passa dal 23,8 a oltre il 27% del totale delle emissioni di CO 2 (grafico 3). 3

4 L inventario nazionale delle emissioni di PM 10 particolato con dimensioni al di sotto dei 10 µm che rappresenta la quota più importante dal punto di vista sanitario delle polveri non è al momento disponibile. Grafico 1 - Emissioni composti acidificanti (SO2, NOx, NH3) - Italia kton eq. H altri settori 20 trasporti Fonte: APAT

5 Grafico 2 - Emissioni precursori dell'ozono (COVNM, NOx) - Italia kton TOPeq altri settori trasporti Fonte: APAT 2002 Grafico 3 - Emissioni di CO2 Italia MtCO Altri settori Trasporti Fonte APAT

6 2.2 Le concentrazioni degli inquinanti: un approccio integrato Gli obiettivi di qualità dell aria per il 2010 (Direttive 99/30/CE e 00/69/CE) indicano un valore limite per il PM 10 di 20 µg/m 3, di 5 µg/m 3 per il benzene e di 40 µg/m 3 per il biossido di azoto (NO 2 ) I valori attuali medi sono più che doppi per ciascun inquinante, mentre le concentrazioni degli inquinanti nelle aree urbane caratterizzate da intensità di traffico possono essere anche più che triple rispetto ai valori obiettivo per il Un lieve miglioramento si verifica in questi anni grazie alla catalizzazione e alla riformulazione dei carburanti. Fatto 100 l obiettivo di qualità al 2010, una descrizione dell andamento può essere rappresentata parametricamente per i tre inquinanti principali in termini di distanza anno per anno dal percorso che, in modo lineare, raggiunge gli obiettivi fissati (ISSI, 2002). In questo modo si può rappresentare sinteticamente l evoluzione degli ultimi anni nel grafico seguente. Qualità dell'aria Valore indice Linea del target 50 Target 2012= Grafico 4 - Fonte: ISSI

7 Essendo la disponibilità di dati limitata a pochi anni, il miglioramento relativo che si registra, anche se ancora molto distante dalla linea del target, va verificato nel corso dei prossimi anni. 2.3 Le concentrazioni di PM 10 Se il quadro generale tende a un miglioramento nelle emissioni di inquinanti, permangono condizioni critiche nelle concentrazioni di alcuni inquinanti nelle aree urbane, e in particolare quelle di particolato fine, costituito da particelle il cui diametro è inferiore ai 10 µm (PM 10 ) che tuttora rappresenta il parametro di riferimento. Com è noto, l attenzione delle analisi e della normativa in fase di evoluzione si sta concentrando sulle frazioni granulometriche fini, ultrafini e sub-microniche del particolato (2,5, 1 e 0,1 µm PM 2.5 ; PM 1 ; PM 0.1 ) che hanno rilevanza sanitaria progressivamente maggiore, in quanto le particelle microniche e submicroniche si fissano negli alveoli polmonari e non vengono più rimosse dall organismo costituendo nel tempo un fattore di rischio bioaccumulativo. Il particolato fine presente in atmosfera è composto sia da una componente primaria - che viene prevalentemente emessa come tale dai veicoli o prodotta dall usura di freni, pneumatici e asfalto e inoltre da una componente naturale come la sabbia che da una componente secondaria che si forma in atmosfera per l interazione di diversi inquinanti che reagendo danno luogo a particolato fine. Le concentrazioni medie di PM 10 il parametro che oggi viene rilevato - nelle città italiane risultano, come vedremo avanti, piuttosto preoccupanti. Si tratta di un inquinante per il quale gli studi epidemiologici rivelano una correlazione con la mortalità in eccesso riferita ai livelli superiori ai 5 µg/m 3 con una valutazione di decessi/anno per l Europa allargata, dei quali circa nelle principali 8 città italiane (WHO, 2001; EEA, 2003). Il valore di riferimento per le concentrazioni di PM 10 (in vigore a partire dal 2005) è di 40 µg/m 3 come media annuale mentre dal 2010 è previsto un limite di 20 µg/m 3 (Direttiva 99/30/CE). 7

8 La serie dei dati rilevati per questo parametro è limitata a pochi anni. Una recente analisi relativa alle concentrazioni di PM 10 per l Italia (Cirillo, 2003) consente al momento di effettuare le seguenti considerazioni: in Europa si nota un andamento crescente delle concentrazioni da nord a sud, andamento che è più evidente per le grandi città. Tale effetto è probabilmente dovuto anche a motivazioni climatiche; vi è una buona correlazione tra i valori delle medie annuali e il numero di superamenti giornalieri del valore di 50 µg/ m 3 (grafico seguente); ciò fissa un obiettivo di massima a 30 µg/m 3 come medie annuali per soddisfare i limiti dei superamenti annui in vigore dal 2005; con l obiettivo a 20 µg/m3 si può raggiungere la riduzione sotto i 7 superamenti annui prevista come obiettivo al 2010; rispetto a tale obiettivo, la gran parte delle città italiane ha avuto nel periodo valori eccedenti dei valori al di sopra dei 30 µg/m 3. nei siti caratterizzati da traffico urbano (TU) la quota del PM 10 primario è del 64% e il resto è secondario; il 26% è da combustione, il 19% da usura (freni, asfalto e pneumatici) risospensione, mentre il 19% è da fonti naturali. A livello europeo, l analisi dei dati delle concentrazioni di PM 10 conduce alle seguenti conclusioni (Putaud et al, 2002 ): i dati mostrano che al crescere dei valori di PM 10 si ha un rapporto crescente PM 2.5 /PM 10 tranne che nei siti caratterizzati da traffico urbano (TU) dove i fenomeni di risospensione (che coinvolgono la frazione maggiore di 2,5 µm) sono maggiori i picchi di concentrazioni giornalieri in ambito urbano sono caratterizzati da un elevata presenza della frazione ultrafine - PM nelle ore diurne e in particolare nei siti TU che è una dimostrazione della stretta correlazione con il traffico urbano; in generale la maggiore presenza di PM 2.5 nelle aree diverse da TU, segnala una maggiore produzione di particolato secondario che è fine; nei siti TU le componenti principali del PM 10 di tutte le frazioni al di sotto dei 10 µm - sono nell ordine materiale organico, polvere minerale e carbonio elementare, tutte componenti fortemente influenzate dal traffico urbano Il particolato fine secondario ha come precursori diversi composti inquinanti che possono provenire anche da aree relativamente remote e quindi da emissioni non legate solo ai 8

9 trasporti (industria, riscaldamento, settore energetico). Le specie chimiche che sono presenti nella sola frazione secondaria sono i nitrati, l ammonio e i solfati. Per i nitrati, il contributo dei trasporti alle emissioni dei precursori è significativo, per i nitrati la componente principale è l agricoltura mentre per i solfati la quota legata ai trasporti è marginale rispetto all industria e al settore energetico ed è legata essenzialmente all uso del gasolio. 3. Il ruolo potenziale del metano L effetto di una espansione del parco dei veicoli a gas metano può essere analizzato sia rispetto agli inquinanti convenzionali che alle emisisoni di gas serra. Valutiamo qui le emissioni di PM 10, degli altri inquinanti e dei gas serra. 3.1 Le emissioni di PM 10 Per quanto riguarda le emissioni di PM 10, l inventario nazionale delle emissioni non è ancora stato pubblicato. Una valutazione di prima approssimazione per le emissioni di PM 10 primario dal parco circolante italiano è stata effettuata in riferimento alla composizione del parco al 2000 con una valutazione approssimata che è rappresentata in tabella 1 e che è basata su fattori di emissione non ancora universalmente accettati che tengono conto delle emissioni di particolato fine anche dai veicoli a benzina e dai ciclomotori. Tale valutazione approssimata vale per le aree urbane, mentre per non può esser assunta in generale. Come si vede in tabella 1, la quota prevalente delle emissioni è legata alla componente dei autocarri e motocarri (44,8% in tutto; le emissioni dei veicoli leggeri diesel e benzina LDV rappresenta il 35% del totale) e ai vecchi diesel (autovetture ante 93) che rappresentano oltre il 22% del totale., Una quota minore ma significativa è quella delle 9

10 vetture non catalizzate (10,7%) e dei ciclomotori a due tempi (12,4%). Le emissioni di particolato primario da combustione dai veicoli a gas e gpl sono del tutto trascurabili. Le emissioni da abrasione (asfalto, freni e pneumatici) sono valutabili con più larga approssimazione (con stime che oscillano dal 25 al 50% di quelle da combustione) e ai fini delle valutazioni qui condotte non sono rilevanti in quanto comuni ai veicoli indipendentemente dal carburante impiegato. Tabella 1 - Emissioni di PM10 primario Stima su parco veicoli aree urbane Componente da combustione Veicoli Quota % diesel ante93 22,8% diesel ,1% diesel post97 1,2% benzina non cat 10,7% benzina catal 0,3% autobus 4,3% motocarri leggeri diesel ante 93 32,1% motocarri leggeri benzina ante 93 3,0% motocarri leggeri diesel post 93 3,0% Motocarri leggeri benzina post 93 0,1% autocarri pesanti diesel totali 6,4% motocicli 2,6% ciclomotori 12,4% Totale 100,0% Fonte: Stime ISSI Sul parco veicoli esistente, dunque, il ruolo potenziale del gas metano e in generale dei combustibili gassosi nella sostituzione dei veicoli a benzina non catalizzati per il breve e medio periodo, supponendo un obiettivo del raddoppio del totale dei veicoli a combustibile gassoso - è dell ordine del 3% delle emissioni da autovetture e dell 1% delle emissioni totali. Si tratta di contributi marginali che valgono anche per gli altri macro-inquinanti, come 10

11 mostra lo studio Euromobility-CNR 2003 per il gpl (per il metano si usano gli stessi fattori di emissione). Se invece si intervenisse in modo significativo con politiche di rottamazione dei motocarri leggeri, lo spazio potenziale di riduzione delle emissioni di particolato primario è molto più ampio. Nel medio periodo, pur essendovi un netto miglioramento delle tecnologie sia per i motori diesel che per quelli a benzina che ridurrà il peso complessivo dei trasporti sul totale delle emissioni, la situazione delle città rimarrà comunque critica ancora per una decade (Contaldi, 2002) anche perché la crescita del parco e l aumento previsto delle cilindrate, tendono a ridurre gli effetti positivi delle nuove tecnologie. Inoltre, essendo i veicoli a gas sostanzialmente privi di emissioni di particolato primario da combustione e di benzene, ed essendovi una evidente difficoltà dell Italia a centrare gli obiettivi delle direttive per questi due inquinanti rilevanti dal punto di vista sanitario, l espansione delle flotte a gas a partire dai servizi essenziali (servizi pubblici, distribuzione merci) potrà consentire una migliore gestione delle emergenze, che permarranno ancora nei prossimi anni. 3.2 Le emissioni di gas a effetto serra Come abbiamo visto, il settore dei trasporti presenta i più elevati tassi di crescita per la CO 2. Si tratta di emissioni il cui effetto è globale. Pertanto, la scelta di tecnologie e carburanti va vista nell insieme analizzando l intero ciclo di produzione, dall estrazione delle materie prime, alla lavorazione al trasporto nelle varie fasi, fino alla distribuzione all utente finale e infine nella fase di utilizzo nel veicolo. Alcuni studi recenti hanno analizzato le emissioni dal pozzo alla ruota per i vari carburanti al fine di comparare le diverse scelte: in particolare consideriamo qui due studi europei (Wuppertal Institute, 2003; EJC, 2003) e uno statunitense (ANL, 2001 e Wang 2003), per effettuare una valutazione comparativa. I valori riportati dalla Tabella 2 per le emissioni da ciclo riguardano i valori medi europei per benzina e gasolio, gasdotti inferiori ai 4000 km per il gas metano compresso (ECJ, 11

12 2003). Per le emissioni da ciclo del gas liquefatto GNL si mantiene il rapporto con il GNC riportato dal Wuppertal Institute per la Germania. (le emissioni valutate da ECJ sono un po superiori). Le emissioni da carburante includono oltre alla CO 2, le emissioni locali di N 2 O e CH 4 (Wuppertal Inst., 2003). Tra i combustibili gassosi, il migliore in assoluto è il biogas il biometano - sia perché è di fonte rinnovabile sia perché il recupero evita l emissione di metano, che è un gas serra. Nel complesso del ciclo di produzione, le emissioni di gas serra valutate per la Germania sono virtualmente nulle, rappresentando in questo modo una opzione interessante nel medio periodo per una decarbonificazione del metano con miscele metano-biometano. Grafico 5 - Emissioni specifiche di gas serra in gco2eq./mj ciclo carburante benzina gasolio Metano 250 bar Metano GNL H2 da metano 700 bar Ai valori sopra rappresentati vanno poi aggiunte le efficienze dei diversi tipi di motore e la loro evoluzione prevedibile, assumendo i valori medi delle diverse categorie di motorizzazione rispetto al venduto, si ottiene l evoluzione dei valori delle emissioni specifiche rappresentate nel grafico 5, da cui emerge che: 1. Il vantaggio delle autovetture a gas naturale compresso su quelle a benzina, a parità di evoluzione tecnologica, è di circa il 14-18% migliore rispetto alla benzina, 12

13 vantaggio che si riduce di qualche punto percentuale nel caso del GNL e del GPL; 2. In termini di intero ciclo, le vetture a idrogeno da gas naturale con celle a combustibile avranno nel 2010 una emissione migliore rispetto alle vetture a gas compresso del 2000, ma simile alle vetture a gas compresso con le efficienze previste dall evoluzione tecnologica al Grafico 6 - Emissioni specifiche in gco2equiv./mj benzina gasolio Metano 250bar Metano GNL H2 da gas 700 bar ciclo Otto H2 da gas 700 bar CelleComb La quota del 10% di combustibili gassosi al 2020, fissato come obiettivo europeo avrebbe un effetto complessivo non superiore a una riduzione del 1,5-2% rispetto allo scenario tendenziale se si trattasse di gas metano, mentre per il gpl l effetto di riduzione è lievemente inferiore. Anche qui si tratta di un vantaggio marginale, anche se positivo. La scelta del gas naturale presenta però un valore strategico nel medio-lungo periodo per le seguenti ragioni: a. il decollo del mercato dell idrogeno non potrà che partire da una transizione facilitata dal gas naturale la cui infrastruttura consentirebbe di produrre da impianti di media grandezza idrogeno da reforming a gas, che è la migliore opzione per 13

14 costi economici ed energetici nel breve periodo (essendo il reforming a bordo delle vetture più difficoltoso); b. le tecnologie di gasificazione delle biomasse e di recupero del biogas (biometano) potranno consentire nel medio periodo una parziale decarbonificazione del metano, svolgendo un ruolo potenzialmente superiore rispetto a quello che ha il biodiesel per il gasolio valutando le emissioni del ciclo di produzione; c. L espansione dell uso del metano consentirebbe una differenziazione delle fonti energetiche dal petrolio, che ha un valore strategico. Una svolta più decisa verso la sostenibilità nel settore dei trasporti ci sarò solo con il decollo dell idrogeno da rinnovabili o, in misura relativa, con il sequestro di carbonio dall estrazione di idrogeno dalle fonti fossili (tecnologia neutra per l effetto serra ma con fonti quantitativamente limitate). L avvio di tale svolta dovrà necessariamente essere pilotato dalle fonti oggi economicamente disponibili; tra le fonti fossili il gas metano è quella che presenta le migliori condizioni economiche, tecnologiche e ambientali. Conclusioni Le politiche di risanamento della qualità dell aria in ambito urbano richiedono un insieme articolato di misure e provvedimenti nei quali il ruolo delle tecnologie e dei carburanti è fondamentale anche se non sufficiente. Tra le misure tecnologiche, l espansione dell uso del gas metano ha un significato rilevante sia a breve medio periodo che in una strategia di più lungo termine. 1. In una politica di rinnovo del parco veicoli, la trasformazione delle vetture a benzina non catalizzate può contribuire a costi assai contenuti, alla significativa riduzione di due degli inquinanti prioritari, benzene e PM Come dimostrano altri studi, la quota dei motocarri leggeri diesel e a benzina è oltre un terzo del problema del PM 10 primario in aree urbane e deve essere oggetto di specifici interventi; 14

15 3. Per le emissioni di gas serra, il metano può dare contributi positivi, anche se contenuti, alla riduzione delle emissioni tendenziali; inoltre, tali contributi possono crescere nel medio periodo grazie alla addizione di biogas; 4. Nella strategia di avvio della filiera a idrogeno, la fonte migliore per la transiizone verso l idrogeno da rinnovabili è dunque il metano che dunque va visto come fonte strategica per la mobilità urbana 5. Il metano può contribuire, assieme agli altri carburanti di origine non petrolifera, a avviare una diversificazione energetica del settore riducendo, anche se ancora marginalmente nel breve-medio periodo, la dipendenza dal petrolio. 15

16 Riferimenti bibliografici ANL, Development and use of GREET 1.6. Fuel cycle model for transportation fuels and veichle technologies, Argonne National Laboratories, Centre for transportation research, US Departement of Energy, 2001 ANPA, Mobilità sostenibile. Una proposta metodologica. Serie Manuali e Linee Guida, 8/2002 APAT, Annuario dei dati ambientali, Agenzia nazionale per la protezione dell ambiente e del territorio, Roma 2002 Contaldi M., Scenari di evoluzione nazionale al 2010, in ANPA EJC, EUCAR/JCR/CONCAWE Well-to-wheel study. In: CONCAWE Review, Vol 12 n.1, April 2003, Bruxelles EEA, TERM 2001 Indicators tracking transport and environment integration in the European Union - European Environment Agency, Copenhagen 2001 EEA, Europe s environment: the third assessment report, European Environment Agency, Copenhagen 2003 Euromobility e CNR, Benefici ambientali del GPL per autotrazione, Roma 2003 IEA, Transportation projections in OECD Regions, International Energy Agency, OECD Paris 2002 IEA, Automotive fuels for the future, International Energy Agency, OECD, Paris 2000 ISSI, Un futuro sostenibile per l Italia, Rapporto dell Istituto sviluppo sostenibile Italia, Editori riuniti, Roma, settembre Lanz W., Heffel J. and Messer C., Hydrogen fuel cell engines and related technologies, College of the Desert, California 2001 Onufrio G., Emissione di inquinanti e targhe alterne, Rivistaambiente n.4 /2003 Pignatelli R., Mobilità sostenibile : il quadro concettuale, normativo e politico, in: ANPA (2002) Putaud J-P et al., 2002 cit in Cirillo 2003, UE, Decisione n. 1600/2002/CE del Parlamento europeo e del Consiglio del 22 luglio 2002 che istituisce il sesto programma comunitario di azione in materia di ambiente ; Unione Europea, Bruxelles 2002 Vägverket, Environmanetal and health impact from modern cars. By Peter Ahlvik Ecotraffic, Swedish National Road Administration, pubbl. 2002: 62, May 2002 Wang Well to Wheels energy use, greenhouse gas emissione and criteria pollutants, Argonne National Laboratories Centre for transportation research, US Departement of Energy, 2003 WHO, Health impact assessment of air pollution in the WHO European Region, World Health Organisation, Regional Office for Europe, Centre for Environment and Health, Bonn Wuppertal Institute, Energy system aspects of natural gas as an alternative fuel in transport, September

17 Mobilità e inquinamento Gioia Bini ARPAT CTN_ACE (Centro Tematico Nazionale Atmosfera, Clima ed Emissioni) 17

18 "La penisola in automobile tutti in automobile al matrimonio, alé la penisola al volante questa bella penisola è diventata un volante andare, camminare, lavorare" Il peso dei trasporti in Europa e in Italia Piero Ciampi, 1975 In tutta l'unione Europea la rapida espansione dei trasporti su terra causa notevoli pressioni sull'ambiente. Il settore dei trasporti è definito, nelle ultime relazioni dell'agenzia Europea per l'ambiente, come il settore che sta divenendo il meno sostenibile e che quindi necessita di sforzi ulteriori di analisi, valutazione e pianificazione per indirizzare il suo sviluppo verso forme di minore pressione e impatto ambientale. I trasporti producono l'emissione di notevoli quantità di inquinanti e di gas ad effetto serra, generano inquinamento acustico, rifiuti, e contribuiscono notevolmente a frammentare il territorio, danneggiando l ambiente e la salute umana. Nel periodo , la domanda di mobilità è cresciuta da 727,4 a 895,7 miliardi di km per il trasporto di passeggeri (+23%), e da 189,6 a 228,4 miliardi di km (spostamenti > 50 km) per il trasporto interno di merci (+20%) (fonte annuario 2002 APAT). La maggior parte del trasporto avviene su strada e di questo una quota sempre più considerevole è costituita dal trasporto privato, come dimostra il numero di auto per abitante, che in Italia è il più alto d'europa ed ha raggiunto ormai il livello statunitense. In Europa l'incremento annuo di autoveicoli è stato costante negli ultimi anni (figura 1), in Italia siamo passati da 189 auto per 1000 abitanti nel 1970 a 563 nel 2000 (fonte EEA e Eurostat). Tutto questo nonostante alcuni fattori che venivano invocati come possibile rimedio e che avrebbero dovuto contrastare l'incremento dei trasporti o almeno ridurne i connessi problemi sociali e ambientali, primo tra tutti il notevole progresso tecnologico nel campo delle telecomunicazioni, ma anche le innovazioni tecniche apportate ai motori e la 18

19 composizione delle benzine. Il settore dei trasporti contribuisce largamente alla produzione di gas serra, determina infatti da solo quasi il 30% delle emissioni di CO 2. Nel periodo si è passati da 102 a 125 milioni di tonnellate di CO 2 emessa, con un incremento di circa il 23%, superiore a qualsiasi altro settore e ben distante anche dall'incremento stimato per le industrie energetiche (12%). I trasporti hanno un notevole significato anche per l'emissione di sostanze acidificanti, di precursori di ozono Netherlands Italy Ireland United Kingdom France Spain Germany Belgium Figura 1 - Numero di auto per 1000 abitanti (fonte EEA, Eurostat) troposferico e di particolato fine (PM 10 ). Gli ossidi di zolfo, grazie a motorizzazioni più efficienti e al cambio della composizione dei gasoli, non costituiscono più un problema (riduzione delle emissioni di circa il 90% nel periodo tra il 1990 e 2000). Considerando la decade , si è avuta una riduzione delle emissioni anche di PM 10, ossidi di azoto, monossido di carbonio e composti organici volatili, mentre sono in aumento, nello stesso periodo, le emissioni di ammoniaca. I trasporti e la qualità dell'aria Le maggiori criticità legate al traffico sono proprie dei centri urbani e la loro quantificazione in termini di inquinamento è valutata, oltre che sulla base di stime delle emissioni dei veicoli effettuate mediante la realizzazione di inventari delle emissioni, anche attraverso i 19

20 sistemi di monitoraggio in continuo, che rilevano le concentrazioni in aria dei principali inquinanti. I valori registrati dalle stazioni di monitoraggio rappresentano l'integrazione di molti fenomeni che agiscono contemporaneamente, ma secondo vari meccanismi, originando gradienti spaziali e temporali differenti in relazione alle diverse sostanze inquinanti (emissioni da traffico, emissioni da altre attività, condizioni meteorologiche, reattività chimica, fenomeni meccanici come il risollevamento, ecc.), e che comunque forniscono uno stato di qualità rappresentativo della situazione ambientale a cui sono esposte la popolazione, come anche i beni architettonici e la vegetazione. Il problema della qualità dell'aria nelle aree cittadine è il complesso risultato di un insieme di fattori che vanno dalla struttura urbanistica dei centri storici, alla tipologia del parco veicolare, alla concentrazione di beni e servizi, che attraggono quotidianamente un gran numero di lavoratori, studenti, turisti e cittadini delle aree limitrofe, fino alle condizioni climatiche e microclimatiche, che spesso giocano un ruolo determinante disperdendo o non disperdendo gli inquinanti. Il peso che hanno i trasporti nel produrre le emissioni di inquinanti in ambito urbano è stimato intorno al 60% per gli ossidi di azoto e i composti organici volatili, oltre il 90% per il monossido di carbonio e il benzene. Per quanto riguarda il PM 10, che costituisce la principale criticità delle aree urbane, è necessario precisare che è costituito da composti chimici organici ed inorganici, con diametro granulometrico inferiore a 10µm e che può essere suddiviso in tre categorie, in relazione alle sue origini: primario (riconducibile alle emissioni dirette), secondario (che si forma in atmosfera a seguito di reazioni chimiche e fotochimiche) e terziario (usura gomme, freni e manto stradale e risollevamento). Inoltre, la sua composizione chimica può variare da sito a sito, in relazione alle differenti fonti e alle possibili reazioni che avvengono in atmosfera. Ciò rende molto complesso lo studio delle origini, delle dinamiche di trasformazione e delle componenti chimiche che lo caratterizzano. E' per questa ragione che a livello nazionale e locale sono in atto molti studi specifici, finalizzati alla comprensione delle problematiche associate al particolato fine e ultrafine (PM 2,5, PM 1, e PM 0,1) Le stime delle emissioni di PM 10 mostrano che i trasporti incidono a livello nazionale per circa il 30% e in ambito urbano, considerando che le aree industriali sono generalmente 20

21 dislocate fuori dalle aree maggiormente popolate e che gli impianti di riscaldamento utilizzano ormai estesamente il metano, per circa il 50%. Se si considerano le frazioni fini e ultrafini (PM 2,5, PM 1, e PM 0,1), quelle cioè che hanno un impatto sanitario maggiore, il contributo alle emissioni dei trasporti in questo caso diventa ancora più preponderante, rispettivamente 40% e 57% su base nazionale (dati APAT - Cirillo) e di conseguenza di gran lunga superiore nelle aree urbane. Per comprendere come incidono i vari segmenti di traffico alle emissioni complessive, occorre utilizzare i diversi fattori di emissione medi (g inquinante/km), per tipologia di motorizzazione ed inquinante. Prendendo come riferimento il fattore di emissione delle auto catalizzate (KAT=1), i valori dei fattori di emissione relativi alle altre motorizzazioni (auto a benzina non kat, auto e merci diesel, e ciclomotori a due tempi) sono generalmente più alti; in particolare per il PM 10 si osservano valori che sono da 30 a 1200 volte superiori. Per quanto riguarda il benzene, i ciclomotori e le auto a benzina non catalizzate hanno un fattore di emissione rispettivamente 15 e 4 volte maggiore delle auto catalizzate. Il fattore di emissione più elevato per gli ossidi di azoto è invece quello relativo ai veicoli merci pesanti (motorizzazioni diesel), circa volte superiore al fattore delle auto catalizzate (tabella 1). Tabella 1 - Fattori di emissione medi relativi per tipologia di veicoli e inquinanti (Kat=1) (fonte ARPAT) Auto a benzina Auto e merci Merci pesanti Ciclomotori (nokat) leggeri Diesel Diesel (>3,5 t) (2 tempi) POLVERI (PM 10 ) BENZENE OSSIDI DI AZOTO (NOx) OSSIDO DI CARBONIO (CO)