Navi a LNG per la transizione energetica. Il re è nudo?

L’ otto di Agosto il Sole 24 ore ha pubblicato un articolo sulle navi propulse a gas fossile, LNG. Il redattore ha ripreso le conclusioni di un recentissimo studio di Transport & Environment (importante ONG che promuove politiche sostenibili nel settore dei trasporti in Europa) sulle emissioni a effetto serra prodotte da queste navi evidenziandone forti limiti dal punto di vista della eccessiva generazione di questi gas.

L’esercizio di forte sintesi e di traduzione fatto dal giornalista sullo studio di T&E, ha generato in qualche modo una informazione straniante: “Un nuovo studio di T&E……… mette in chiaro che bruciare LNG produce gas serra 80 volte più potente della CO₂.”  L’affermazione sorprende perché la combustione di metano (LNG è sostanzialmente metano liquefatto) produce CO₂ ed acqua e non altri gas a più potente effetto serra. Il testo poi continua con altre informazioni sull’argomento.

Quanto riportato sembrerebbe apparentemente anche in contrasto col fatto che la cantieristica si è orientata da anni verso le grandi navi a gas perché emettono circa il 15-20 % in meno di CO₂ (gas serra) rispetto alle corrispondenti navi a gasolio, abbattendo anche le emissioni di SOx, NOx e polveri in modo significativo.

Alcuni organi di stampa on line hanno ripreso la notizia del Sole 24 ore e la stessa Civetta di Minerva così commentava: “se confermata (n.d.r. la notizia) bisognerebbe riconsiderare quanto programmato ad Augusta”.

Due giorni dopo arrivava la risposta degli armatori che in forma di sintesi veniva pubblicata sempre sul “Sole 24 ore”. È di fatto una secca smentita ma in particolare risultano interessanti le seguenti due affermazioni: la prima, “non è corretto sostenere che l’LNG … inquini più dei carburanti tradizionali dato che ha un impatto ambientale limitato alle emissioni fuggitive non derivanti da combustione e quindi marginale … ”, la seconda “ … riduzioni di emissioni di gas serra pari al 15% … ”  riferita alla riduzione delle emissioni delle navi di recente costruzione.

Ma quindi, durante la combustione si produce una totalità di gas ad alto effetto serra (80 volte maggiore rispetto a quello della CO₂) oppure si tratta di piccole emissioni fuggitive di qualcosa d’altro in aggiunta ai residui di combustione? Ce n’è abbastanza da spingerci alla ricerca di un chiarimento.

Entrando nel sito di T&E la risposta giunge immediata consultando i loro articoli più recenti in merito.

Le navi a gas non sono in grado di convertire a CO₂ tutto il gas che bruciano ma riversano nei camini tracce di metano incombusto; il punto è che questo metano ha effetto serra circa 80 volte superiore all’effetto generato dalla CO₂ per cui anche piccole emissioni che sfuggono dai camini sono causa di un grande effetto serra; è importante notare come questo poderoso effetto si mantiene per 20 anni dalla emissione originarie per scendere a 30 volte dopo un secolo. Quindi: “Quanto queste emissioni di metano, definite marginali dagli armatori, diminuiscono il vantaggio della riduzione di CO₂ che si ha bruciando LNG al posto del gasolio?”

T&E è in grado di mostrarci queste emissioni dai camini delle navi mediante riprese fatte con telecamere all’infrarosso, ma non le può misurare. Le ha però calcolate utilizzando valori di emissioni fuggitive, “Methane slip”, tratti da documenti della EU e della IMO (Organizzazione marittima internazionale). Il risultato di questo studio di T&E si trova in un articolo di Bloomberg di Luglio 2023 che riporta un diagramma delle emissioni fornite da navi a gasolio verso quattro tipologie di navi a gas con: motori a quattro tempi e bassa pressione di iniezione (4TBP), motori a combustione magra (CM), motori a due tempi e bassa pressione di iniezione (2TBP), motori a due tempi e alta pressione di iniezione (2TAP). Nella tabella seguente sono mostrati i risultati mediante rapporto tra l’effetto serra delle navi a gas e l’effetto serra delle navi a gasolio, utilizzando come parametro matematico la CO₂ equivalente (per dettagli vedi scheda 1).

Abbiamo trasformato i dati assoluti di T&E in forma di rapporto tra emissioni da gasolio ed emissioni da LNG; laddove il dato è superiore ad “1” vuol dire che la nave a gas emette più gas serra della nave a gasolio, se inferiore ad “1” la nave a gas emette meno della corrispondente a gasolio. Su dichiarazione della T&E i dati considerano le emissioni di gas serra prodotte in tutto il ciclo di vita del combustibile, quindi includono anche quelle emesse durante il prelievo dai giacimenti. Ai fini di una verifica autonoma è stato facile rielaborare questo rapporto con calcoli stechiometrici per la sola fase di utilizzo nave (combustione); si ottengono valori dei rapporti molto simili, indicativi del fatto che le emissioni durante la produzione dei combustibili sono comparabili per gasolio e LNG ma soprattutto che i calcoli di T&E sembrano sostanzialmente affidabili.

Al fine di valutare le dichiarazioni delle due parti è utile vedere la composizione della flotta delle navi a gas (da crociera e portacontainer in %) e il periodo in cui approssimativamente si sono cominciate a costruire.

Se guardiamo l’effetto serra dopo 100 anni è evidente che le navi a gas sono nel peggiore dei casi (4TBP, quelle più vecchie) almeno equivalenti a quelle a gasolio per l’effetto serra ma, rimarchiamo, decisamente migliori per le emissioni di SOx, NOx e Polveri, mentre per le navi più recenti il vantaggio passa al metano in particolare per i nuovi motori a due tempi con iniezione ad alta pressione (2TAP) che hanno un ridottissimo “methane slip”.  Se si guarda invece all’effetto serra nei primi venti anni solo i motori tecnologicamente più avanzati sono migliorativi con una riduzione effettiva del 15% di tutte le emissioni di gas serra; ma questo riguarda solo il 10% della flotta, quella nuova.

Alla luce di quanto sopra è ora possibile rileggere i due articoli del Sole 24 Ore e valutarne i contenuti.

E’ vero che le navi a LNG attuali non danno forti contributi alla riduzione dei gas serra risultando le più vecchie anche peggiorative ma, considerando la quasi totale eliminazione degli altri inquinanti, sono probabilmente la migliore strada da seguire, sapendo due cose: la prima, che almeno l’effetto a 100 anni delle navi più vecchie non sarà peggiorativo verso il gasolio, la seconda, che oggi è possibile costruire navi (2TAP) con emissioni complessive di gas serra inferiori a quelle delle navi a gasolio; rappresentano il futuro immediato sebbene siano più costose e complesse da costruire. Si può quindi notare come l’allarme lanciato da T&E sia certamente realistico, ma forse posto in maniera tropo allarmistica alla luce degli ultimi sviluppi tecnici. Inoltre bisogna tenere ben presente che le navi nuove vengono costruite per essere multi carburante e quindi convertibili con combustibili rinnovabili quali bioetanolo o etanolo sintetico, biometano (vedi scheda 2), altro.

Bisogna infine comprendere come non ci sia una vera alternativa immediata alle navi a gas fossile, non tanto dal punto di vista della fattibilità tecnica ma di quello delle infrastrutture e della disponibilità di carburanti alternativi. I biocarburanti saranno sempre limitati in quantità perché la loro produzione è scarsamente sostenibile dal punto di vista ambientale, i combustibili sintetici sono costosi e gli impianti di produzione rari e complessi. Resta l’idrogeno che dovrebbe essere il futuro quando sarà disponibile ai punti di bunkeraggio. Ciò significa che una decisione sulle navi del futuro, proiettate oltre l’LNG, va presa ora tenendo conto del fatto che le navi in cantiere avranno una vita prevista in venti – trenta anni. Insomma, le navi a LNG esistono e non sono “il diavolo” ma rappresentano solo un breve step di transizione verso la decarbonizzazione.

Per lo sviluppo delle navi del futuro servirà un comportamento aperto e collaborativo da parte degli armatori che è bene non si trincerino dietro affermazioni veritiere ma parziali, perché le considerazioni di T&E sono state fatte per vari motori con “methane slip” che includono anche il valore di 1,7% sino allo 0,2%, e sono state elaborate sia per effetto serra a 20 anni ma anche per effetto serra a 100 anni (come visto sopra).

Con le più nuove navi a LNG in navigazione che dureranno almeno 20 anni, e sapendo che ora esiste la tecnologia con motore a due tempi ad alta pressione che emette meno dei motori a gasolio, la domanda sul “che fare con le stazioni di bunkeraggio” posta dalla Civetta di Minerva per Augusta è lecita.

Decidere di realizzare una stazione di bunkeraggio di LNG è una scelta con forte valenza politica perché chi è deputato a scegliere lo può fare sulla base di due considerazioni diverse ed entrambe lecite: una di carattere etico e simbolico proiettata verso il futuro, e l’altra sulla base di fondate considerazioni socioeconomiche.

Se decidessi di non voler realizzare nulla che possa anche lontanamente contribuire alla emissione di gas serra, allora potrò decidere di non realizzare la stazione, ma la scelta resterebbe esclusivamente simbolica perché una stazione in meno non ridurrebbe il numero delle navi in circolazione o costruzione.

Se volessi invece valutare la costruzione della stazione per portare lavoro e denaro al mio territorio, potrei pensare di sostenere l’investimento considerando che: le navi in prossimità dell’ormeggio non emettono sostanze nocive alla salute come SOx NOx e polveri, l’emissione di gas serra non genererebbe comunque un inquinamento di interesse locale; le navi più nuove quando saranno all’ormeggio fermeranno i motori per essere alimentate con elettricità dalla stazione di bunkeraggio che deve quindi essere progettata con questa funzionalità (cold ironing), la stazione potrebbe essere pensata come multi-carburante quindi fornita di LNG ma anche di altri carburanti rinnovabili, o almeno facilmente convertibile; e questa ultima scelta certamente sarebbe proiettata verso il futuro. Ovviamente è un progetto che va visto in un’ottica di ritorno economico di circa venti anni, se funzionante solo a LNG.

Con riferimento ad Augusta nel 2019 il MIT attraverso il progetto GAINN4MOS aveva individuato il porto di Augusta quale sito per avviare la realizzazione di una rete di distribuzione e gestione di impianti di stoccaggio GNL. L’Autorità di Sistema Portuale del Mare di Sicilia Orientale aveva avviato l’iter e il progetto era stato assegnato alla “Restart Consulting S.R.L” che successivamente nel 2021 aveva consegnato agli enti interessati la proposta tecnica preliminare. Poi il silenzio. Da un articolo della Gazzetta Augustana del 20 Giugno 2024 si evince come in un incontro promosso da Unionport si discutesse della realizzazione di un deposito costiero di Gas naturale liquefatto (Gnl) nel porto megarese, come ancora previsto nei programmi dell’Autorità.

Un progetto di bunkeraggio simile per Messina, sempre nell’ambito di GAINN4MOS, è stato bloccato ufficialmente nel 2023 in quanto sono emerse difficoltà economiche e mancanza di condizioni vantaggiose per rendere attraente l’investimento per gli operatori del mercato; il progetto non è andato avanti a causa delle incertezze e della mancanza di un quadro nazionale chiaro per la gestione delle tariffe di vendita dell’energia elettrica necessarie per il cold ironing e altre infrastrutture di supporto. Alle autorità responsabili per la decisione su Augusta si chiede ora solo questo, di decidere per un verso o per l’altro, rifuggendo la comoda scelta di “lasciar cadere il discorso”, non fosse altro per rinnovare almeno manifesto interesse.

Scheda 1

Per mostrare l’effetto serra di una miscela di gas diversi tra loro, si rapporta tutto al gas principale che ha un effetto serra definito. Ad esempio, ipotizzando che per ogni tonnellata di LNG bruciato si abbia un trafilamento nei fumi del 3% di questo metano (che ha un effetto serra 80 volte quello della CO2) si usa la seguente formula:

2,75 (tonnellate di CO₂ prodotte dalla combustione di una tonnellata di LNG) + 0,03 * 1 * 80 (= 2,4 tonnellate di CO_2eq, in termini di effetto serra equivalenti a 0,03 tonnellate di metano perso al camino).

In pratica, per esprimere l’effetto serra del metano in unità congruenti con l’effetto serra della CO₂, si ipotizza che quel trafilamento di metano produca una portata aggiuntiva di gas CO₂ pari a 80 volte la portata del trafilamento stesso battezzandola “portata equivalente di CO_2”.

Scheda 2

I biocombustibili rinnovabili non generano effetto serra perché quando bruciano emettono CO₂ che le piante hanno assorbito nel corso della loro vita, quindi in tempi paragonabili all’ esistenza umana; è un bilancio emissivo che va sempre a zero. I combustibili fossili invece non sono rinnovabili perché immettono CO₂ sempre nuova e aggiuntiva aumentando il contenuto di gas serra in atmosfera.

Il biometano rinnovabile, quando brucia, emette certamente CO₂ rinnovabile, ma nei motori delle navi manterrà i trafilamenti come metano tal quale. Ciò significa che alimentare una nave a biometano comporterà sempre emissioni di gas serra, nello specifico quelle legate ad i trafilamenti. Sarà comunque migliorativo perché almeno la quota gas serra da CO₂ proverrà da rinnovabili. Altri combustibili, quali il bioetanolo, non daranno alcun effetto serra.