Ora che i veicoli elettrici iniziano a popolare le strade dei Paesi sviluppati, il futuro della mobilità può sembrare dietro l’angolo. La realtà è un po’ più complessa. La costruzione di un trasporto ad emissioni nette zero (net zero) è l’unica strada percorribile, ma dobbiamo anche renderla sostenibile. Recenti ricerche dimostrano che, se le attuali tendenze della domanda di trasporto proseguiranno in questo modo, è probabile che esauriremo alcuni materiali fondamentali molto prima di raggiungere la neutralità climatica. Ciò richiede un ripensamento radicale del modo in cui ci spostiamo.
Il dilemma del trasporto net-zero
Spostarsi facilmente da un luogo all’altro è uno degli elementi chiave della vita contemporanea. Non sorprende quindi che questo muoversi sia anche responsabile del 27% delle emissioni globali di gas serra. Negli ultimi decenni sono diventate più comuni le opzioni di veicoli con un minor impatto, ma le emissioni di gas serra prodotte dai trasporti continuano ad aumentare, poiché le persone cercano di sfruttare al meglio il proprio tempo e il commercio internazionale resta rilevante.
Il nuovo studio pubblicato nell’ambito del progetto Locomotion dai ricercatori del Gruppo di Energia, Economia e Dinamica dei Sistemi dell’Università di Valladolid (GEEDS-UVa) suggerisce una visione spiacevole: non ci sono abbastanza materiali per soddisfare la nostra velocità. Accelerare verso la mobilità a zero emissioni potrebbe significare l’esaurimento di materiali come rame, cobalto, litio, manganese, nichel e grafite entro 30 anni o anche prima. E persino le disponibilità di combustibili liquidi, come il petrolio, da cui stiamo cercando di allontanarci, iniziano a mostrare segni di esaurimento.
Cosa succederà quando le risorse scarseggeranno? I loro prezzi probabilmente saliranno alle stelle, alcuni materiali potrebbero essere impossibili da sostituire e altri non saranno facilmente disponibili per il riciclo o il recupero. La scelta migliore sarà quella di ripensare la mobilità in quanto tale. E il primo passo da compiere è quello di accettare i nostri limiti.
Nuove modalità di ricerca su energia e materiali
Ci sono molti modi per esplorare il futuro della mobilità. I ricercatori ricorrono sempre più a modellizzazione di scenari che descrivono i possibili percorsi della mobilità del futuro. Elaborano migliaia di variabili, come la popolazione, l’uso dell’energia, l’approvvigionamento e la domanda di risorse, ed esaminano come queste evolvono e interagiscono nel tempo all’interno di complessi modelli di valutazione integrata.
Questo è quello che ha fatto il team di ricerca dietro lo studio citato. Ha realizzato modelli di diversi scenari dei futuri sistemi di mobilità e ha confrontato la loro domanda di energia e di risorse con le risorse e le riserve disponibili. Lo studio amplia le analisi precedenti sull’evoluzione dei trasporti. Prendendo in considerazione diverse tecnologie, i ricercatori hanno potuto approfondire i requisiti materiali di un sistema di trasporto elettrificato e dei suoi componenti, come batterie, motori, inverter, cavi, caricatori e connessioni alla rete, condutture che distribuiscono l’energia elettrica sulle linee ferroviarie e trasformatori.
Partendo dall’approccio ampiamente utilizzato per calcolare il ritorno energetico degli investimenti (EROI), la ricerca in questione sposta l’attenzione sull’immagazzinamento dell’energia, data la sovrapposizione tra la crescente domanda di energia e la potenziale scarsità dei materiali necessari per un sistema energetico decarbonizzato. Il team di ricerca ha calcolato l’indicatore dell’energia immagazzinata sull’energia investita (ESOI), che consente di confrontare l’energia che una particolare unità può immagazzinare nel corso della sua durata di vita con l’energia utilizzata per produrla. Le batterie con l’ESOI più alto sono quelle che hanno più senso dal punto di vista metabolico in un mondo povero di risorse che deve far fronte all’aumento dei prezzi dell’energia.
Integrandosi con il più ampio modello Medeas-World (Medeas è stato usato come piattaforma di test in questo caso prima di integrarsi con Wiliam, il modello sviluppato nel progetto Locomotion), lo studio ha acquisito stime sui materiali e sul clima, come la stima della possibile quota di mercato di diverse tecnologie di batterie, i tassi di riciclaggio e le quote di domanda primaria e cumulativa rispetto alle riserve attuali e alle risorse al 2050. I ricercatori hanno anche potuto confrontare le impronte di gas serra (GHG footprint) dei singoli veicoli elettrici con quelle dei veicoli con motore a combustione interna (ICEV).
Leggi anche: In arrivo la legge europea sulle materie prime critiche. Le sfide globali e i ritardi italiani
I quattro futuri dell’energia
Lo studio si è basato su quattro scenari di decarbonizzazione dei trasporti con una riduzione dell’80% delle emissioni di gas serra entro il 2050. Gli scenari descritti nella tabella variano dalla traiettoria attuale (Tendenze dei veicoli elettrici) all’elettrificazione incentrata sulla tecnologia (Aumento dei veicoli elettrici), alla mobilità guidata da veicoli leggeri (Biciclette elettriche) e ai cambiamenti nei modelli più elementari della mobilità umana (Decrescita).
Veicoli elettrici, tendenze
L’elettrificazione della mobilità si sviluppa in base alle tendenze passate e attuali, mentre i modelli e le abitudini culturali rimangono invariati. |
Aumenti dei veicoli elettrici
Le autovetture, gli autobus, le motociclette e i veicoli leggeri diventano elettrici; l’80% del trasporto merci diventa ibrido e la cultura non cambia. |
Bici elettriche
La mobilità personale diventa a due ruote ed elettrica, mentre il trasporto merci continua a dipendere dai combustibili liquidi. Il trasporto ferroviario con trazione elettrica sostituisce il 30% dei camion pesanti. |
Decrescita
La domanda di passeggeri e di merci diminuisce. Le persone più ricche iniziano a viaggiare molto meno, il trasporto interno e per vie d’acqua cala del 60% e l’aviazione dell’85%. |
Potenza annuale usata nelle batterie dei veicoli elettrici entro il 2050, TW/anno
| 15 | ~40 | ~13 | 5 |
Lo scenario “Veicoli elettrici, tendenze” è stato definito come una linea di base rispetto alla quale confrontare gli altri tre scenari, che prenderanno strade diverse nel futuro a seconda delle politiche messe in atto e dell’evoluzione della domanda e di altre variabili. I ricercatori hanno anche considerato la legge del minimo di Liebig: la risorsa meno disponibile determina la crescita complessiva.
In tutti gli scenari, rispetto agli attuali livelli di potenza delle batterie, la domanda annuale di energia per la mobilità dovrebbe aumentare da almeno 7 volte, come nello scenario di decrescita, a 60 volte dello scenario legato all’aumento dei veicoli elettrici. Anche la scarsità di materiali varierà notevolmente a seconda dello scenario. I requisiti di materiali per gli scenari “aumento dei veicoli elettrici” e “decrescita” sono confrontati di seguito.
Fabbisogno primario totale di materiali entro il 2050 rispetto alle riserve attuali (due scenari, %)
| Rame | Cobalto | Litio | Manganese | Nickel | Scaglie di grafite | |
| Decrescita | 6% | 54% | 50% | 2% | 20% | 260% |
| Aumento veicoli elettrici | 36% | 360% | 300% | 10% | 138% | 1500% |
In base alla modellizzazione, l’ambizione di azzerare le emissioni richiederà risorse di gran lunga superiori alle riserve disponibili per almeno alcuni dei materiali. La scarsità determinata dalla domanda avrà probabilmente un impatto sulla posizione dominante di determinate tecnologie nei mercati.
Ad esempio, le batterie LFP (litio-ferro-fosfato) hanno la quota di mercato maggiore in tutti gli scenari, poiché non richiedono metalli rari come nichel, cobalto e manganese. Nella maggior parte degli scenari, queste batterie raggiungono rapidamente una quota di mercato superiore al 40%, ma non appena la scarsità di materiali si fa sentire, la loro quota di mercato inizia a diminuire.
Nel frattempo, mentre le batterie NCA (nichel-cobalto-alluminio) e NMC (nichel-manganese-cobalto) presentano punteggi ESOI più elevati, la scarsità di nichel e cobalto non permetterà loro di raggiungere rispettivamente più del 26% e del 22% del mercato entro il 2050. Dato il basso ESOI, le batterie LMO (litio-ione-ossido di manganese) non dovrebbero raggiungere mai il 6% del mercato.
Una volta che i veicoli elettrici raggiungeranno la fine del loro ciclo di vita, gli scenari “Aumento dei veicoli elettrici”, “Bici elettriche” e “Decrescita” ipotizzano anche un raddoppio degli attuali tassi EOL (end-of-life) di riciclaggio entro il 2050. Ciò significa che saremo in grado di recuperare più materiali. Tuttavia, i materiali in uso da decenni e quelli difficili da recuperare limitano le possibilità di riciclaggio. Anche i sistemi di riciclaggio inefficienti impiegheranno un po’ di tempo per raggiungere le migliori pratiche disponibili.
È convinzione comune che i veicoli elettrici, pur richiedendo più energia per la loro produzione, ne richiedano meno per il loro funzionamento rispetto alla benzina tradizionale. Questo li rende più sostenibili nel lungo periodo. Tuttavia, per produrre veicoli elettrici più sostenibili, dobbiamo produrre i veicoli e i loro componenti utilizzando energia rinnovabile e poi utilizzarli per un periodo di tempo molto lungo.
In alcuni casi, come nel caso delle auto standard a quattro ruote guidate per 100.000 chilometri, per produrre il veicolo potremmo dover investire fino a cinque volte più energia di quanta ne utilizzerà nel corso della sua vita. In tutti i tipi di batterie, l’attuale sistema di mobilità privilegia l’autonomia del veicolo e la ricarica meno frequente, con la conseguente perdita di molta energia per l’autoscarica, quando il veicolo trascorre ore nel parcheggio. Una quantità di energia viene persa anche durante la ricarica e nelle reti di trasmissione e distribuzione dell’energia. Anche negli scenari di utilizzo più favorevoli, l’investimento energetico necessario in un sistema di batterie e reti di ricarica può essere superiore a quello che un veicolo elettrico potrebbe fornire nel corso della sua vita di 200.000 chilometri. Pertanto, è opportuno dare priorità alle opzioni di mobilità con un elevato ESOI, come le auto condivise o i trasporti pubblici.
L’ampliamento della portata dell’analisi ha anche evidenziato i problemi legati all’elevata intensità di carbonio dei veicoli elettrici quando si considera l’infrastruttura di ricarica, che li rende “altrettanto o più intensivi di CO2 rispetto alle controparti ICEV”, secondo lo studio.
Richiamando l’attenzione su queste questioni, i ricercatori non intendono sminuire la necessità di una transizione, ma piuttosto sottolineare che questa richiede molto più di un passaggio a una diversa tecnologia o fonte di energia: dovremo trovare il modo di ridurre drasticamente la domanda di mobilità.
Leggi anche: Ciclabili e trasporto collettivo, a che punto siamo con la mobilità sostenibile in Italia
Verso una mobilità con i limiti della natura
La mobilità individuale basata su modelli di società che vanno a benzina comporta un uso inefficiente di molta energia, poiché ci muoviamo in città con veicoli dotati di batterie di grandi dimensioni che sono sottoutilizzate e richiedono più energia per chilometro percorso rispetto a veicoli più leggeri. Dato che gli europei, in media, percorrono meno di 20 chilometri al giorno, quanti di noi hanno bisogno di batterie da 400 chilometri?
Al di là delle opzioni tecnologiche, saranno importanti anche le scelte delle persone: dove vivere, quali mezzi di trasporto utilizzare e quanto spostarsi. Potremmo guadagnare in qualità della vita riducendo gli spostamenti non necessari? Uno dei cambiamenti più importanti sarà quello di rimodellare le infrastrutture per adattarle ai nuovi modelli sociali, e sarà fondamentale farlo nel modo giusto senza esaurire le risorse.
I ricercatori hanno proposto diverse strategie per ridurre la domanda: meno spostamenti da parte di dei più ricchi responsabili di impronte di carbonio molto elevate, riduzione del commercio insieme con la rilocalizzazione, un passaggio significativo al trasporto pubblico e leggero, oltre alla ferrovia per trasportare le merci. Sarà inoltre necessario progettare le città in modo diverso per soddisfare la maggior parte delle esigenze entro 15 minuti a piedi da casa.
Uno degli autori dello studio, il dottor Iñigo Capellán-Pérez, ricercatore presso il gruppo GEEDS-UVa, commenta i risultati:
“Stiamo assistendo a un grande interesse per le tecnologie e l’innovazione, ma non si presta abbastanza attenzione al modo in cui le utilizziamo. I risultati della nostra ricerca suggeriscono la necessità di passare dall’ambizione tecno-ottimista alla modifica dei modelli culturali e dei comportamenti umani. Per ridurre in modo significativo l’impatto della mobilità è necessario combinare le modifiche tecniche con un mix di politiche a sostegno del trasporto pubblico, scoraggiando gli spostamenti eccessivi e promuovendo società più eque”.
Poiché dall’analisi sono state escluse le tecnologie delle batterie obsolete o la cui praticabilità su vasta scala non sia ancora stata dimostrata, i sistemi di mobilità futuri potrebbero essere persino diversi da quelli che immaginiamo oggi. L’analisi non ha inoltre preso in considerazione le possibilità di decarbonizzazione del trasporto aereo e marittimo, né i carburanti a idrogeno, a causa delle incertezze sul loro potenziale tecnico e di diffusione: sarà una prospettiva per studi futuri.
I ricercatori sottolineano che studi futuri potrebbero rivelare nuove possibilità di riduzione della domanda. Nuove analisi di una gamma più ampia di materiali, come il neodimio, il disprosio e il platino, nonché nuovi dati sui tassi di riciclaggio, potrebbero modificare le attuali conoscenze. Questo richiama anche l’attenzione sulla necessità di sviluppare pratiche estrattive e catene di approvvigionamento responsabili, un compito complesso ma necessario visto il “mito del green mining“ (estrazione verde).
Vale la pena notare che gli investimenti nei veicoli elettrici possono avere un impatto più ampio, come ad esempio sostenere un migliore stoccaggio dell’energia per i sistemi energetici basati sulle fonti rinnovabili e un più rapido sviluppo dell’infrastruttura per le energie green. Inoltre, l’ampia gamma di opzioni di mobilità supportate dalle infrastrutture basate sui veicoli elettrici le rende una soluzione unica, flessibile e versatile per il futuro. Invece di ottimizzare i sistemi di trasporto per le automobili, dovremmo ottimizzarli per servire efficacemente ogni persona, indipendentemente dal luogo in cui vive, dal suo reddito o dalle sue capacità fisiche.
In termini più ampi, dovremmo considerare i benefici della decrescita della mobilità al di là della conservazione delle risorse e della protezione del clima, come la riduzione degli ingorghi, degli incidenti legati al traffico e dei livelli di rumore. Città più percorribili a piedi, con zone senza auto come a Barcellona o zone a bassissime emissioni come a Londra, possono anche giovare alla salute umana, al benessere e alla coesione sociale. Questi scorci sulla mobilità futura ci ricordano che la qualità della vita non è necessariamente determinata da quante ore al giorno possiamo permetterci di andare in auto o da quanti voli possiamo prendere ogni anno
I ricercatori sostengono che tali studi possono fungere da messaggi di avvertimento, stimolare una politica creativa e facilitare l’introduzione di obiettivi di riduzione della domanda di materiali. Prevedono che l’integrazione nel modello Wiliam di prossima generazione consentirà di esplorare un mix di politiche di sostenibilità che combinano i progressi tecnologici con i cambiamenti sociali e comportamentali. Questi sforzi di modellizzazione dovrebbero restituire come i cambiamenti nella mobilità si allineeranno con il contesto più ampio della transizione verde, sociale e digitale.
L’approccio alla mobilità da una prospettiva di decrescita apre quindi una nuova via di possibilità per uno stile di vita più diversificato e radicato a livello locale, che potremmo riscoprire semplicemente viaggiando di meno o acquistando localmente. Con l’incombente scarsità di materiali e le entusiasmanti innovazioni che ci attendono, le opzioni di mobilità più sostenibili restano semplici. Il compito principale è farle funzionare per tutti.
Traduzione dall’inglese a cura della redazione
Leggi anche: La nostra rubrica InCircolo su “Crescita (in)finita”
© Riproduzione riservata
