Come saranno le strade del futuro?

La decarbonizzazione del settore mobilità è generalmente associata a misure che riguardano la riduzione della flotta in circolazione, la tecnologia dei veicoli, le loro emissioni di CO2/km e a come gli utenti li utilizzano: l’intermodalità, il carsharing e carpooling, lo spostamento sul trasporto collettivo. Esiste tuttavia, soprattutto guardando al futuro, una prospettiva complementare a queste azioni che riguarda la decarbonizzazione delle infrastrutture stradali e dei loro materiali.

In Italia nel 2019 – prima del Covid 19 – l’impatto del settore trasporti incideva per il 25% delle emissioni nazionali di gas serra, di cui il 93% attribuibile al trasporto su strada. Il settore trasporti è uno dei pochi settori in Italia dove le emissioni sono aumentate, del 3.2 % dal 1990. Oltre ad una serie di problemi legati a inquinamento, congestionamento stradale, incidenti causati da un altissimo numero di veicoli circolanti, in Italia c’è anche il triste record del paese con il più alto numero di autovetture pro capite, dopo il Lussemburgo.

Certamente il sistema dei trasporti nei prossimi decenni sarà rivoluzionato per raggiungere il difficile obiettivo europeo “net zero” o emissioni nette pari a zero nel 2050. Cambiare l’approccio all’hardware e al software delle infrastrutture è pertanto cruciale quanto l’elettrificazione dei trasporti, con il dividendo aggiuntivo che reti di strade che dialogano in modo intelligente con le vetture può anche migliorare la sicurezza.

Ecco alcune delle idee, innovazioni in fase di sperimentazione e proposte più promettenti, da ora al 2050, che riguardano le infrastrutture stradali e come queste dialogano tra loro e gli utenti, che nei prossimi decenni potrebbero diventare parte integrante delle soluzioni low carbon nel settore della mobilità.

Le strade a induzione dinamica

Immaginate un fondo stradale che ricarica il veicolo elettrico in transito, senza colonnine né attrezzature supplementari. É finzione all’altezza dei prossimi episodi di Stark Trek – Il Futuro ha inizio o davvero una realtà prossima a venire?

Questa è la promessa delle strade a induzione, che potrebbe nei prossimi decenni diventare una modalità diffusa di ricarica elettrica. Il principio su cui si basa questa innovazione è la predisposizione di bobine sotto l’asfalto che trasferiscono in modalità wireless corrente continua ai veicoli elettrici, predisposti con appositi ricevitori per convertire il campo elettromagnetico generato in elettricità.

Se questa soluzione è già in fase di sperimentazione in modalità statica, quando le auto sono ferme nei parcheggi o nelle stazioni di ricarica, la modalità dinamica, l’alimentazione wireless in movimento, appartiene ancora a un’opzione futura. Entrambe le soluzioni sono in fase di sviluppo in Germania nella città di Karlsruhe, con un progetto pilota sviluppato dal gruppo Vinci insieme alla società israeliana ElectReon, dove sono già operativi in modalità dimostrativa due tratti di strada pilota di 100 e 600 metri. In Italia la tecnologia DWPT (Dynamic Wireless Power Transfer) è in fase di dimostrazione lungo l’autostrada BreBeMi A35, tra Brescia, Bergamo e Milano.

La strada a energia positiva

E se la strada del futuro non servisse solo per gli spostamenti ma anche per produrre elettricità, meglio se da fonti rinnovabili? Wattway, una filiale del gruppo internazionale Colas, specializzato in infrastrutture sostenibili e mobilità intelligente, ha brevettato il primo manto stradale fotovoltaico al mondo in grado di generare elettricità. Benché al momento questa tecnologia abbia incontrato alcune criticità, dovute al peso dei veicoli e all’usura, sul mercato esiste già Wattway pack , un dispositivo più modesto ma che consente la ricarica di dispositivi come biciclette elettriche da luoghi non collegati alla rete.

In Olanda SolaRoad, azienda specialità in pavimentazioni stradali solari, nell’agosto 2022 ha inaugurato a Noordwijk una piattaforma solare di ricarica per e-bikes.

La strada del futuro è solare?

La società Eurovia, specializzata in infrastrutture viarie, è andata oltre la generazione elettrica e ha lanciato il concetto di Power Road per utilizzare anche il calore. La temperatura del bitume raggiunge facilmente i 60°C e l’energia recuperabile arriva fino a 250 kWh al metro quadro.

La strada diventa un’infrastruttura che cattura l’energia termica del sole, che è poi immagazzinata e distribuita agli edifici limitrofi tramite una rete di pompe di calore. Un’idea che può essere alla base di eco-quartieri e comunità rinnovabili, edifici commercial, residenziali e pubblici come piscine, scuole, ospedali e centri sportivi.

Digitalizzazione di dati e strade

Nell’era della digitalizzazione e dell’abbondanza di dati in rete, anche le infrastrutture stradali sono investite da questa rivoluzione, ancora se il potenziale è ancora tutto da sfruttare. La condivisione di dati presenta opportunità enormi di ridurre i rischi meteo, di congestionamento e di incidenti, di informazione su intermodalità, car sharing e car pooling, di ottimizzazione tariffaria e molto altro.

Il progetto europeo Scoop, operativo dal 2017, ha messo a punto dei veicoli che dialogano reciprocamente e con i gestori stradali, inviando informazioni sulle condizioni delle strade: meteo, traffico, incidenti in corso, condizioni della strada, frenate urgenti. Lo scopo è di offrire alle auto delle condizioni di maggiore sicurezza e migliorare il traffico. Le automobili nella rete di sperimentazione – il partner commerciale è la Renault – sono equipaggiate con un computer di bordo che utilizza un protocollo di comunicazione wireless con la tecnologia ITSG5 (Intelligent Transportation System) su una frequenza dedicata (5.9GHz), sviluppato per oggetti in movimento fino a un range di 1 chilometro. I dati sono elaborati in modalità anonima per proteggere la privacy dell’utente, mentre i sensori a bordo elaborano dati sulla velocità, condizioni meteo e di traffico e inviano automaticamente messaggi di allarme alle altre automobili.

Un’altra applicazione promettente proviene dall’uso di dati satellitari nel calcolo delle emissioni aggregate di gas serra dei tragitti dei veicoli. Questo tipo di dato è utile sia per monitorare la riduzione dei gas serra nel settore dei trasporti a livello locale e globale sia per pianificare le rotte tenendo conto di quelle a minore impatto. La piattaforma Google Environmental Insights fornisce già servizi di analisi di dati sui trasporti aggregati a livello di città utilizzando i dati acquisiti da satelliti e dagli spostamenti pianificati con GoogleMap.

È di prossimo lancio anche in Europa un menu di Google Map che con un algoritmo calcolerà non solo i tempi dei vari mezzi utilizzati per raggiungere una destinazione ma anche l’opzione migliore in termini di CO2/km. E’ immaginabile che tra pochi anni  ci saranno sempre più servizi simili, forniti dalle altre note piattaforme di trasporto, come RomeToRio e Bla Bla Car, per fornire informazioni sugli impatti dei tragitti  sempre più precisi, in base al modello di veicolo utilizzato con collegamento al calcolo del footprint individuale.

Addio all’asfalto grigio bituminoso

Oltre ai veicoli, anche i materiali utilizzati nella realizzazione delle infrastrutture stradali sono molto energivori, ad alto impatto di emissioni climalteranti. In un paese come l’Italia con quasi 20.000 km di autostrade, 150.000 km di strade regionali, 16.000 ponti e una necessità continua di manutenzione, anche i materiali utilizzati possono contribuire a ridurre l’impatto del settore, considerando che l’asfalto è prodotto dal petrolio, un combustibile fossile. Nel mondo si utilizzano ogni anno 122,5 milioni di tonnellate di asfalto, un materiale ubiquitario in strade, parcheggi e tetti. Tuttavia il suo impatto raramente è conteggiato  tra gli impatti ambientali e climatici del settore trasporti. Benché l’industria dell’asfalto, soprattutto nella fase considerata più energivora –  il riscaldamento del bitume –  abbia intrapreso misure di efficienza energetica per ridurre l’impatto nella fase di produzione, è il materiale stesso la fonte di inquinamento. Uno studio del 2020 dell’Università di Yale mette in luce la pericolosità delle emissioni inquinanti delle superficie asfaltate, che aumentano fino al 300% in caso di esposizione alla radiazione solare: si tratta di aerosol organici secondari (SOA), composti volatili precursori di inquinanti molto dannosi alla salute come le polveri ultrasottili.

E se le strade non fossero più grigie ma con una colorazione e un materiale naturale? La start up francese Eiffage Route ha già sviluppato e utilizzato un sostituto del bitume, un collante vegetale color caramello, ricavato dalla resina dei pini, già nota per le qualità di aderenza e di legante. Lo stesso materiale, il Biophalt, può essere utilizzato in piazze e spazi pubblici in sostituzione all’asfalto. Il costo è già competitivo con il bitume. Considerando l’impronta carbonica molto ridotta di questo materiale naturale, adeguati incentivi potrebbero renderlo addirittura economicamente preferibile all’asfalto.

Benchè l’utilizzo di questi materiali potrebbe incontrare difficoltà a sostituire l’utilizzo di grandi quantità di bitume, una combinazione di riutilizzo e di additivi e leganti naturali contribuirà a decarbonizzare i materiali per le strade e a rendere la stessa esperienza visiva di strade, marciapiedi e piste ciclabili più piacevole, meno uniforme e non più dominata dalle sfumature del grigio.

Conclusioni

È evidente che il percorso di decarbonizzazione del settore trasporti in Europa e in Italia passa per una riduzione della domanda di auto private, uno spostamento sui mezzi collettivi di trasporto insieme ad un elettrificazione  dei trasporti. Un dato su tutti dovrebbe fare riflettere: in Italia il traffico ferroviario nel 2019, secondi i dati dell’Inventario nazionale dei gas serra, era responsabile dello 0,03%   del totale delle emissioni nazionali o 150 kt di CO2 equivalenti. Un utilizzo più diffuso e capillare dei mezzi pubblici, che richiede   non tanto innovazione ma investimenti in treni locali e agevolazione tariffarie, è una misura semplice ed efficace.

In parallelo è auspicabile avviare fin da ora un processo di decarbonizzazione delle infrastrutture stradali, analizzando le potenzialità di tecnologie innovative per la ricarica dei veicoli elettrici, quali quelle ad induzione dinamica priva di contatto, a condizione che l’elettricità sia prodotta da fonti rinnovabili.

Sempre che il teletrasporto nel prossimo futuro non diventi una possibilità.

Approfondimenti

Transport GHG reduction Italy
Italy – Decarbonising transport