È possibile ridurre le emissioni inquinanti degli aerei utilizzando i biocarburanti? E che influenza ha un carburante alternativo sulla formazione delle scie? A metà gennaio, un progetto di ricerca congiunto del Centro aerospaziale tedesco (DLR) e dell'agenzia spaziale statunitense NASA, con la partecipazione del Max Planck Institute for Chemistry e dell'Institute for Atmospheric Physics (IPA) della Johannes Gutenberg University (JGU) di Mainz, affrontato queste domande. Per tre settimane, gli scienziati sono decollati dalla base aerea statunitense di Ramstein, nella regione tedesca del Palatinato, per effettuare un totale di otto voli di prova a diverse altitudini e con spinta variabile.

Per le indagini sono stati utilizzati due velivoli. Mentre l'Airbus A320 ATRA di DLR è stato rifornito con una diversa miscela di cherosene per ogni volo di prova sulla Germania, Il "laboratorio volante" della NASA "un DC-8, seguì alcuni chilometri dietro e si tuffò nel suo pennacchio di scarico. Un totale di 14 strumenti di misurazione a bordo del DC-8 ha raccolto continuamente dati durante i voli.

Questi includevano ERICA (ERc Instrument for the Chemical Composition of Aerosols) del Max Planck Institute for Chemistry e della JGU Mainz. "ERICA è uno spettrometro di massa di particelle di aerosol unico al mondo, sviluppato e costruito a Magonza, " spiega il direttore di MPIC Stephan Borrmann, professore all'Istituto di Fisica dell'Atmosfera della JGU.

"Siamo le uniche persone a bordo che possono studiare la composizione chimica delle singole particelle, sia negli stessi gas di scarico che all'interno dei cristalli di ghiaccio che formano le scie di condensazione, "dice il postdoc Oliver Appel, chi, insieme ad Andreas Hünig, Sergej Molleker e Antonis Dragoneas del dipartimento di chimica delle particelle, aziona il dispositivo a bordo dell'aeromobile. Due di loro hanno sempre accompagnato i voli di monitoraggio.

Dentro ERICA, le più piccole particelle di polvere e fuliggine, chiamate aerosol, vengono evaporate mediante bombardamento laser o riscaldamento rapido. Il materiale gassoso rilasciato in questo processo viene convertito in ioni caricati elettricamente, le cui masse possono essere misurate con l'ausilio di uno spettrometro di massa. Ciò fornisce direttamente agli scienziati informazioni sulla composizione chimica delle singole particelle all'interno del particolato nell'atmosfera.

ERICA è stato schierato per la prima volta la scorsa estate su un aereo di ricerca russo ad alta quota fino a 20 chilometri sopra il Nepal. L'opportunità di partecipare alla campagna DC-8 è arrivata con brevissimo preavviso. "Modificare il nostro strumento per l'uso nel DC-8 in appena circa sei settimane e ottenere un permesso aerospaziale per installarlo finalmente sull'aereo della NASA ha rappresentato una grande sfida. Ma volevamo assolutamente prendere parte a questa campagna di misurazioni, perché un tale invito della NASA rappresenta sicuramente un grande apprezzamento per la nostra metrologia, "dice il postdoc Antonis Dragoneas, che era stato determinante nei lavori di conversione.

Obiettivo:rendere l'aria più pulita

Il cherosene standard è stato miscelato con olio di Camelina per i voli di prova. Per un po 'di tempo, La NASA e il DLR hanno studiato se l'utilizzo di un tale biocarburante sia più ecologico. I risultati iniziali di studi precedenti hanno già dimostrato che tra il 50 e il 70% in meno di particelle di fuliggine si formano con una miscela di biocarburanti al 50% con il 50% di cherosene normale.

"Ci interessa la composizione chimica delle particelle di scarico, tra l'altro, perché vogliamo sapere quante particelle di fuliggine contiene il gas di scarico, quante particelle contenenti metallo, se sono rivestiti con materiali condensabili, e come le particelle cambiano nella formazione delle scie, " afferma il postdoc Sergej Molleker del dipartimento di chimica delle particelle dell'MPI per la chimica. Ad un'altitudine di otto chilometri, particelle di fuliggine e vapore acqueo formano cristalli di ghiaccio a -50 gradi Celsius, che possono essere viste nel cielo come scie. Tra l'altro, i cristalli di ghiaccio impediscono al calore di fuoriuscire dall'atmosfera nello spazio, il che significa che ogni scia crea il suo piccolo effetto serra.

"Se troviamo un modo per ridurre le particelle di fuliggine negli scarichi degli aerei, l'effetto di riscaldamento climatico potrebbe essere ridotto da nuove miscele di combustibili, " dice Stephan Borrmann. "Abbiamo anche l'opportunità di effettuare misurazioni rare e preziose delle nuvole di ghiaccio naturali (cirri) a questa altitudine, le cui proprietà e i cui effetti sono anche un argomento di ricerca chiave".

I ricercatori con sede a Magonza si aspettano i primi risultati dai voli di misurazione da Ramstein tra due mesi al massimo.