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Kevan Gibbons, veterano proprietario di un’officina, riflette sulle significative trasformazioni a cui ha assistito nel settore automobilistico durante i suoi 45 anni di carriera.
Nota le dimensioni crescenti dei veicoli e i cambiamenti nei modelli di guida, caratterizzati da fermate più frequenti.
Questa guida a singhiozzo, prevalente negli ambienti urbani, contribuisce all’usura accelerata dei freni.
Veicoli più pesanti e temperature elevate esacerbano ulteriormente questo problema.
Secondo il signor Gibbons, anche la qualità e il prezzo delle pastiglie dei freni sono diminuiti nel tempo.
Sottolinea l’importanza di questa tendenza, affermando che “minore è la qualità, maggiore è la quantità di polvere prodotta”.
Mentre le emissioni dei tubi di scappamento hanno subito riduzioni sostanziali, altri componenti del veicolo contribuiscono ora a una quota maggiore di inquinamento.
In molte grandi città, l’usura dei freni è emersa come la principale fonte di emissioni non di scarico dei veicoli, secondo EIT Urban Mobility, un’organizzazione supportata dall’Unione Europea dedicata al miglioramento del trasporto urbano.
Nonostante ciò, “sembra esserci una consapevolezza limitata di questo inquinamento”, osserva Adriana Diaz, Innovation Director di EIT Urban Mobility.
La polvere dei freni è costituita da minuscole particelle di metallo, nerofumo e altri materiali rilasciati nell’atmosfera attraverso l’attrito e l’abrasione dei componenti del sistema frenante.
Alcuni studi suggeriscono persino che la polvere dei freni può essere più dannosa per la salute dei polmoni rispetto ai gas di scarico diesel.
I veicoli elettrici (EV) eliminano le emissioni di scarico e riducono significativamente l’usura dei freni. La frenata rigenerativa nei veicoli elettrici, che recupera energia per ricaricare la batteria, riduce al minimo l’uso dei freni a frizione. Tuttavia, anche i veicoli elettrici dotati di frenata rigenerativa utilizzano ancora in qualche misura sistemi di frenatura a frizione.
Il settore automobilistico è ora pronto ad affrontare direttamente le emissioni dei freni, con l’Unione Europea pronta a introdurre le prime normative al mondo che limitano le emissioni dei freni il prossimo anno.
Secondo le nuove normative Euro 7, le emissioni di PM10 (particolato con un diametro inferiore a 10 micrometri) dai nuovi veicoli saranno limitate a 3-11 mg/km, a seconda della categoria del veicolo.
Attualmente, un’auto tipica con un disco freno in ghisa grigia e pastiglie freno a basso contenuto di acciaio, una configurazione comune in Europa, emette circa 8,8 mg/km di PM10, secondo EIT Urban Mobility.
L’UE prevede che queste normative porteranno a una riduzione del 27% delle emissioni di particolato dai freni di auto e furgoni entro il 2035.
È probabile che altre regioni seguiranno l’esempio. “La Cina sarà la prossima”, prevede Artur García, Aftermarket Braking Engineering Manager presso DRiV (parte di Tenneco), un produttore di componenti automobilistici.
Prevede l’annuncio delle normative China 7 entro la fine del 2025, con una maggiore enfasi sul PM2.5 (particelle ancora più fini del PM10).
Euro 7 inizialmente prenderà di mira le emissioni dei freni prima di espandersi per affrontare altri tipi di emissioni non di scarico.
Misurare le emissioni dei freni è più semplice che quantificare altre emissioni non di scarico “perché è possibile isolare il sistema frenante nei laboratori”, spiega François Cuenot, Segretario del Working Party on Pollution and Energy, un’organizzazione delle Nazioni Unite che stabilisce standard per la misurazione delle emissioni dei veicoli.
Al contrario, separare le emissioni da pneumatici e strade, che interagiscono in modi complessi, è significativamente più impegnativo.
Il signor Cuenot delinea due strategie principali che i produttori utilizzeranno per ridurre le emissioni dei freni.
L’approccio più economico prevede l’applicazione di un rivestimento per rafforzare i dischi dei freni, riducendo così al minimo l’usura. I produttori possono anche modificare la composizione delle pastiglie dei freni per incorporare materiali che presentano tassi di usura inferiori.
Diverse regioni hanno adottato composizioni diverse per le pastiglie dei freni, dando la priorità alle prestazioni o al comfort. Africa, Europa, America Latina e Asia meridionale generalmente preferiscono pastiglie freno a basso contenuto di acciaio, che offrono una maggiore reattività.
Le pastiglie freno organiche non in amianto sono più diffuse in Nord America e Asia orientale. Queste pastiglie facilitano una guida più fluida su distanze maggiori e riducono significativamente le emissioni di PM10.
Esistono anche preoccupazioni riguardo alla tossicità dei componenti delle pastiglie dei freni, che possono influire sulla qualità dell’acqua e sulla salute umana. L’UE ha vietato l’amianto nelle pastiglie dei freni, mentre la California ha esteso le restrizioni per includere il rame.
Euro 7 non impone ulteriori limitazioni sui materiali utilizzati nelle pastiglie dei freni. EIT Urban Mobility esprime preoccupazione per il fatto che i sistemi frenanti a bassa usura possano utilizzare materiali più tossici.
Tuttavia, alcuni produttori hanno scelto di superare i requisiti normativi. Il set di freni Greentell del produttore italiano Brembo è privo di rame, cobalto e nichel.
Greentell utilizza una tecnica chiamata laser metal deposition, che impiega un raggio laser ad alta potenza per fondere un materiale (come metallo in polvere) e depositarlo a strati su una superficie.
Fabiano Carminati, Head of Brake-Disc Development di Brembo, spiega che l’azienda ha scelto la laser metal deposition per questo prodotto frenante premium perché offre risultati ottimali sia in termini di riduzione delle emissioni che di esperienza di guida.
Brembo riferisce che Greentell riduce le emissioni di PM10 di circa il 60-90% nei test di laboratorio, a seconda del veicolo e del suo sistema frenante originale.
Il produttore di componenti automobilistici Tenneco offre anche prodotti frenanti senza rame e a basse emissioni. Secondo l’azienda, le sue pastiglie freno Fuse+, che incorporano un nuovo materiale di attrito, hanno ridotto le emissioni di PM10 del 60% nei test interni.
Queste pastiglie contribuiscono anche alla riduzione del rumore, un aspetto che i conducenti di veicoli elettrici tendono a notare di più, come i freni striduli.
Per quanto riguarda altri materiali, EIT Urban Mobility stima che la sostituzione dei dischi in ghisa grigia con dischi compositi in carbonio-ceramica riduca le emissioni di PM10 dell’81%.
È inoltre possibile installare filtri antiparticolato per catturare la polvere dei freni. Tuttavia, il signor Cuenot osserva che la manutenzione regolare del filtro può rappresentare un onere per i proprietari di veicoli. Aggiunge che “se non si esegue la manutenzione del filtro, le emissioni finiranno nell’atmosfera”.
I freni a tamburo potrebbero anche sperimentare una rinascita a causa di Euro 7. Nei freni a tamburo, l’attrito è generato dalle ganasce del freno che premono contro l’interno di un tamburo rotante. Come spiega il signor Cuenot, “mantengono tutto all’interno del tamburo”, contenendo così le particelle.
Tenneco ha osservato che il declino precedentemente rapido della domanda di freni a tamburo nel mercato dei ricambi automobilistici ha rallentato.
Secondo EIT Urban Mobility, i freni a tamburo producono circa il 23% in meno di usura rispetto ai freni a disco, che coinvolgono un disco rotante e pastiglie dei freni. Tuttavia, i freni a tamburo sono stati storicamente meno durevoli dei freni a disco, in particolare in condizioni di calore elevato.
Il signor Cuenot suggerisce che con sistemi frenanti a emissioni inferiori, i conducenti potrebbero eventualmente notare meno polvere dei freni che si accumula sui cerchioni delle ruote.
Nel frattempo, le case automobilistiche potrebbero affrontare costi più elevati per i componenti dei freni. Le aziende dovranno affrontare le spese aggiuntive di ricerca e sviluppo, materiali diversi e potenzialmente nuovi sistemi di test per garantire la conformità normativa.
I veicoli di lusso e premium potrebbero già essere dotati di sistemi frenanti a basse emissioni, che sono più costosi. Le normative UE estenderanno l’uso di questi sistemi ad auto più convenienti.
Tuttavia, la situazione potrebbe essere diversa nelle regioni senza limiti alle emissioni non di scarico, come il Regno Unito.
Il signor Gibbons, con sede a Manchester, in Inghilterra, osserva che, secondo la sua esperienza, nove clienti su dieci non si preoccupano degli impatti sulla salute o sull’ambiente della polvere dei freni e di altri problemi simili.
Dato l’alto costo della vita, “si riduce a una sola parola, e cioè soldi”.
In una nota positiva, la riduzione delle emissioni dei freni dovrebbe contribuire a migliorare la qualità dell’aria. Tuttavia, gli esperti di mobilità sottolineano che questa è solo una soluzione limitata alle più ampie conseguenze sanitarie e ambientali delle auto, compresi i veicoli elettrici.
“Penso che sia positivo che ci sia un invito all’azione specifico e concreto”, afferma la signora Diaz. “È assolutamente necessario.” Tuttavia, sottolinea che progressi più significativi deriveranno dalla riorganizzazione delle città e dallo spostamento delle modalità di trasporto per ridurre la guida complessiva.
Sebbene questo approccio sia più impegnativo dal punto di vista politico rispetto all’imposizione di limiti alle emissioni dei freni, la signora Diaz rimane ottimista, citando la crescente accettazione e il godimento dei superblocchi a basso traffico tra i residenti di Barcellona .
“Ci sarà resistenza, ma alla fine le persone apprezzeranno e accoglieranno con favore città più pulite di cui possiamo godere.”
L’annuncio arriva mentre il gigante energetico con sede nel Regno Unito riorienta la sua attività sui combustibili fossili.
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