Cenere vulcanica e motori degli aerei: perché una nube può spegnere un jet

Ferragosto 2026, aeroporto di Catania Fontanarossa. Migliaia di passeggeri fermi da giorni, circa 1.900 voli programmati sconvolti dall'attività dell'Etna iniziata il 7 agosto, il 36 per cento cancellato e 630 dirottati su altri scali. Le cronache raccontano i disagi, raramente spiegano il motivo tecnico.

Perché un aereo che affronta senza problemi grandine, turbolenza severa e temperature di meno cinquantacinque gradi in quota deve restare a terra per una nube che a occhio nudo sembra una foschia grigiastra. La risposta sta in poche decine di gradi di differenza tra due temperature, e in un materiale che si comporta in modo controintuitivo appena entra in un motore a reazione.

Punti chiave

• Il vetro vulcanico contenuto nella cenere fonde attorno ai 1.100 gradi, mentre la sezione calda di un turbogas aeronautico lavora tra i 1.200 e i 1.500 gradi: le particelle si liquefanno nel combustore e risolidificano sugli ugelli statorici, strozzando il flusso.

• Dall'ingresso nella nube allo spegnimento del motore possono passare una decina di secondi, come documentato nel caso KLM 867 del 1989.

• Il radar meteorologico di bordo non rileva la cenere secca, perché è progettato per individuare acqua e ghiaccio. Di notte o in condizioni strumentali la nube risulta invisibile all'equipaggio.

• Il danno non è solo immediato: l'infiltrazione di fuso silicatico nei rivestimenti a barriera termica (fenomeno noto come attacco CMAS) compromette le palette anche dopo esposizioni brevi e apparentemente innocue.

• Dal 2010 la regola dell'evitamento assoluto è stata sostituita da soglie quantitative: contaminazione bassa fino a 2 milligrammi per metro cubo, media tra 2 e 4, alta oltre 4.

• Per l'Etna la catena decisionale passa da INGV (avvisi VONA) a VAAC Tolosa (previsione della nube), poi a ENAV ed ENAC per la chiusura dei settori di spazio aereo.

• La riaccensione in volo dipende dal raffreddamento del motore, che fessura e stacca il deposito vetroso. Serve però quota da spendere, e per questo il rischio è massimo in salita e in avvicinamento.

Che cosa è davvero la cenere vulcanica

Il nome inganna. La cenere di un camino è residuo organico di combustione, morbida, chimicamente inerte. La cenere vulcanica è roccia polverizzata e cioè, frammenti di minerali cristallini, schegge di rocce e soprattutto vetro vulcanico, prodotto dal raffreddamento rapidissimo del magma frammentato durante l'esplosione. Le particelle hanno diametri che vanno da qualche micrometro a qualche centinaio, spigoli vivi e una durezza che in gran parte dei casi supera quella delle leghe metalliche usate nei motori aeronautici.

Uno studio del Defence Science and Technology Group australiano sulla caratterizzazione di polveri e ceneri ha confermato il punto che più conta per l'aviazione, ovvero, tutti i campioni analizzati contenevano materiale silicatico abbastanza duro da erodere i componenti del compressore. La cenere, in pratica, è sabbiatura industriale sospesa in atmosfera.

C'è poi una seconda proprietà, meno discussa. Le particelle trasportano una carica elettrostatica significativa, accumulata durante la frammentazione e il trasporto nel pennacchio. La cenere fine che penetra nell'elettronica di bordo o nei sistemi del motore può provocare guasti elettrici, e la stessa carica genera il fenomeno luminoso che i piloti hanno descritto in più di un incidente storico.

Il punto debole: mille e cento gradi

Il vetro vulcanico, la componente più abbondante della cenere, rammollisce e fonde attorno ai 1.100 gradi centigradi. È un valore basso rispetto a quello dei minerali cristallini che lo accompagnano, e soprattutto è più basso della temperatura dei gas all'interno di un turbogas aeronautico moderno, che nella sezione calda lavora tipicamente tra i 1.200 e i 1.500 gradi.

Il percorso della particella dentro il motore è breve e brutale. Viene aspirata dalla ventola, attraversa i vari stadi del compressore dove viene compressa insieme all'aria, entra nella camera di combustione e lì fonde. Esce dalla camera come goccia di vetro liquido a temperatura altissima e incontra la prima superficie fredda che trova.

Quella superficie ha un nome preciso e sono gli ugelli statorici di alta pressione, le palette fisse immediatamente a valle del combustore, il componente più sensibile dell'intera architettura. Sono raffreddate internamente, perché le leghe di cui sono fatte fondono a temperature inferiori a quelle dei gas che le investono. Il vetro fuso che le tocca solidifica di colpo e resta attaccato.

Da quel momento il motore comincia a strozzarsi da solo. Ogni deposito riduce la sezione di passaggio degli ugelli, il flusso d'aria cala, la pressione a monte sale. Il compressore si trova a lavorare fuori dal proprio campo stabile e va in stallo. Nei casi documentati, dall'ingresso nella nube allo spegnimento passano una decina di secondi.

L'attacco CMAS ai rivestimenti termici

Il danno chimico agisce su una scala temporale diversa e in un certo senso più insidiosa. Le palette della sezione calda sono protette da rivestimenti a barriera termica, ceramiche refrattarie a base di zirconia stabilizzata con ittria, spesse poche centinaia di micrometri, che permettono al metallo sottostante di sopravvivere a gas più caldi del suo punto di fusione.

La cenere vulcanica fusa infiltra questi rivestimenti. La composizione è quella che in letteratura viene indicata con l'acronimo CMAS, dagli ossidi di calcio, magnesio, alluminio e silicio che ne costituiscono l'ossatura. Una rassegna pubblicata nel 2024 su npj Materials Degradation descrive il meccanismo: il fuso penetra nelle porosità e nelle microfessure del rivestimento, poi solidifica in una fase vetrosa rigida che irrigidisce l'intera struttura, ne annulla la tolleranza alla deformazione e innesca cricche e distacchi al ciclo termico successivo.

Il ciclo termico successivo può essere il volo dopo. Il motore che ha attraversato una nube tenue esce dal problema apparentemente indenne, con parametri nominali e nessun allarme in cabina, e porta con sé un rivestimento compromesso che cederà più avanti. Per questo l'esposizione alla cenere impone comunque ispezioni boroscopiche e, in caso di dubbio, la rimozione del propulsore.

Erosione, un secondo fronte di danno

Molto prima di arrivare alla zona calda, la cenere lavora sul compressore. Le particelle silicatiche impattano le palette rotanti a velocità relative di centinaia di metri al secondo e asportano materiale, arrotondando i bordi d'attacco e alterando il profilo aerodinamico. Si aggiunge l'abrasione a tre corpi, con la particella intrappolata tra la paletta in rotazione e la cassa esterna che fa da terzo elemento.

L'effetto è cumulativo e in gran parte irreversibile. Il compressore perde efficienza, il margine di stallo si riduce, i consumi salgono. La cenere abrasiva colpisce inoltre parabrezza, superfici della fusoliera, luci di atterraggio e prese d'aria dei sistemi anemometrici, con conseguenze che vanno dal parabrezza reso opaco alla lettura errata di velocità e quota.

Che cosa vede l'equipaggio, e che cosa non vede

Il radar meteorologico di bordo è progettato per rilevare idrometeore, ovvero acqua liquida e ghiaccio. Una nube di cenere secca gli è sostanzialmente trasparente. Il pilota che vola di notte o in condizioni strumentali attraversa una nube di cenere senza alcun avviso strumentale.

I segnali sono sensoriali e ambigui. Un bagliore azzurrino sui bordi d'attacco e sul parabrezza, riconducibile al fuoco di Sant'Elmo. Odore acre di zolfo. Una foschia che entra in cabina e in cabina passeggeri e che l'equipaggio, ragionevolmente, interpreta come fumo. Nei motori, luminescenze visibili dai finestrini. Il Comitato britannico per la sicurezza del volo stimò nel 2010 che uno strato di un chilometro di spessore con concentrazione di 2 milligrammi per metro cubo risulterebbe semitrasparente guardandolo dall'alto o dal basso, e in molte condizioni di luce del tutto invisibile.

I due incidenti che hanno riscritto le regole

British Airways 9, Giava, 24 giugno 1982

Un Boeing 747-236B in crociera a 37.000 piedi sulla tratta Kuala Lumpur Perth, 263 persone a bordo, entra nel pennacchio del monte Galunggung. I quattro motori si spengono uno dopo l'altro. L'aereo plana per circa sedici minuti, scendendo di oltre 20.000 piedi, mentre l'equipaggio tenta ripetutamente il riavvio. Il comandante Eric Moody comunica ai passeggeri di avere un piccolo problema con tutti e quattro i motori fermi, frase entrata nella storia dell'aviazione per il suo understatement.

I motori ripartono una volta che il velivolo esce dalla nube e la macchina atterra a Giacarta, all'aeroporto Halim Perdanakusuma, con il parabrezza sabbiato al punto da rendere quasi impossibile la vista frontale. Lo spazio aereo attorno al vulcano viene chiuso per pochi giorni, poi riaperto. Il 13 luglio, diciannove giorni dopo, un 747 di Singapore Airlines perde tre motori nella stessa area. Solo allora le autorità indonesiane chiudono definitivamente le aerovie e istituiscono una sorveglianza sulle nubi di cenere.

KLM 867, Alaska, 15 dicembre 1989

Un Boeing 747-406M con sei mesi di vita, 245 persone a bordo, in discesa verso Anchorage, incrocia il pennacchio del vulcano Redoubt eruttato quella stessa mattina a circa 150 miglia di distanza. I quattro General Electric CF6-80C2 si spengono nell'arco di una quindicina di secondi. Il velivolo scende da 27.900 a 13.300 piedi prima che l'equipaggio riesca a riaccenderli tutti, secondo la ricostruzione dell'United States Geological Survey.

Nessun ferito. Il conto della riparazione ammonta a 80 milioni di dollari, con la sostituzione integrale dei quattro propulsori oltre agli interventi su avionica e struttura. La Flight Safety Foundation ha calcolato che in valuta attuale la cifra corrisponderebbe a circa 140 milioni. L'inchiesta non individua errori dell'equipaggio: mancava semplicemente un sistema per sapere dove si trovasse la cenere.

Eyjafjallajökull 2010 e la fine della tolleranza zero

Fino al 2010 la dottrina ICAO era di una semplicità disarmante: qualunque concentrazione, evitare. L'eruzione islandese dell'aprile 2010 mise alla prova quella regola su scala continentale e la fece saltare. Oltre 100.000 voli cancellati, circa dieci milioni di passeggeri coinvolti, perdite dirette per le compagnie stimate dalla IATA in 1,7 miliardi di dollari. Il direttore generale dell'associazione, Giovanni Bisignani, parlò apertamente di processo decisionale inadeguato da parte dei governi.

Ne nacque la International Volcanic Ash Task Force, che lavorò tra il 2010 e il 2012 per sostituire l'evitamento assoluto con un criterio quantitativo. Il Volcanic Ash Contingency Plan per le regioni Europa e Nord Atlantico definisce oggi tre livelli di contaminazione:

• bassa sopra 0,2 e fino a 2 milligrammi per metro cubo,

• media tra 2 e 4,

• alta oltre 4.

EASA e autorità nazionali hanno adottato la stessa scala, con l'obbligo per gli operatori di disporre di una valutazione del rischio approvata prima di considerare l'ingresso in aree a contaminazione media o alta.

Esiste anche un criterio di dose, che tiene conto del fatto che il danno è cumulativo. Il riferimento indicato nella documentazione tecnica ICAO è un'esposizione fino a 4 milligrammi per metro cubo per un'ora, equivalente a 2 milligrammi per due ore, pari a una dose di 14,4 grammi per secondo su metro cubo, valore che non dovrebbe erodere in modo significativo i margini di sicurezza. Nessuna soglia, va detto, viene considerata a rischio nullo.

Chi decide e con quali strumenti

La rete globale conta nove Volcanic Ash Advisory Centre, ciascuno responsabile di una porzione del pianeta. Per l'Etna la competenza è del VAAC di Tolosa, gestito da Météo-France, che elabora e diffonde gli advisory con posizione, quota ed evoluzione prevista della nube.

A monte c'è l'osservatorio vulcanologico. L'INGV, attraverso l'Osservatorio Etneo, emette i VONA, gli avvisi per l'aviazione civile organizzati per codice colore, dove il rosso segnala eruzione in corso con emissione significativa di cenere. Da lì gli avvisi passano a ENAV che, insieme a ENAC e di concerto con la società di gestione aeroportuale, decide la chiusura dei singoli settori di spazio aereo. La circolare ENAC GEN-04C disciplina in modo specifico gli scali di Catania, Comiso e Reggio Calabria.

La direzione dell'evoluzione è verso previsioni probabilistiche. Il sistema QVA introdotto da ICAO fornisce mappe della frequenza relativa di superamento di soglie di concentrazione, permettendo agli operatori di pianificare le rotte in base alla suscettibilità certificata dei propri motori invece che sul criterio binario cenere visibile o non visibile.

Il caso Etna, agosto 2026

L'attività iniziata la sera del 6 agosto e intensificatasi il 7 ha prodotto una situazione che illustra bene i limiti del sistema. I venti hanno spinto la cenere verso sud sudest, esattamente nella direzione di Fontanarossa. Tra l'8 e l'11 agosto sono saltati circa 700 voli tra cancellazioni e mancati arrivi. Comiso ha assorbito circa 140 riprotezioni finché è rimasto operativo, Palermo una ventina. Anche Malta ha registrato cancellazioni.

Stefano Branca, direttore del Dipartimento Vulcani INGV, ha ripetuto in più aggiornamenti il punto che spiega l'impossibilità di dare una data di riapertura: i sistemi di monitoraggio consentono di anticipare l'inizio di un'eruzione, non di stabilirne la fine. Le chiusure vengono quindi prorogate a intervalli brevi, sulla base dell'evoluzione osservata.

La giornata del 15 agosto ha mostrato quanto sia instabile il quadro. Al passaggio dell'allerta da rosso ad arancione era seguita la riapertura immediata del settore C1 e l'anticipo della ripresa dei voli; poche ore più tardi l'INGV ha riportato il VONA al livello rosso per una forte attività esplosiva spostatasi dal cratere Voragine a quello di nordest, con tremore vulcanico in netta risalita.

Che cosa si sta facendo per ridurre il problema

Sul fronte dei materiali, la ricerca lavora su rivestimenti a barriera termica alternativi alla zirconia ittriata. I composti a base di zirconato di gadolinio hanno mostrato una resistenza superiore all'infiltrazione da fuso silicatico, grazie alla formazione di uno strato sigillante cristallino che blocca la penetrazione, e il comportamento si mantiene relativamente stabile al variare della composizione del deposito.

Un secondo filone riguarda la rilevazione. Sono stati sperimentati sensori a infrarossi installati sui velivoli, capaci di individuare nubi di cenere a decine di chilometri di distanza e dare al pilota il tempo di deviare. Parallelamente, l'integrazione dei dati satellitari nei modelli di dispersione ha ridotto sensibilmente l'incertezza sulla posizione dei pennacchi rispetto al 2010.

Resta un vincolo che nessuna tecnologia elimina. La cenere si deposita anche a terra, su piste, piazzali e mezzi di rampa, e la contaminazione dell'infrastruttura aeroportuale è una causa di sospensione delle operazioni indipendente dalla presenza di cenere in quota. Nella comunicazione della società di gestione catanese del 15 agosto, i due motivi compaiono affiancati.

Un dettaglio che spiega perché quegli aerei sono tornati a terra interi

Nei casi del 1982 e del 1989 i motori si sono riaccesi. Il meccanismo merita attenzione perché è lo stesso che li aveva spenti, letto al contrario. Con i propulsori fermi, il vetro depositato sugli ugelli si raffredda rapidamente. Ceramica e metallo hanno coefficienti di dilatazione termica diversi, la contrazione avviene a velocità diverse, il deposito vetroso si fessura e si stacca a scaglie che il flusso d'aria della planata spazza via. La sezione di passaggio si libera e il riavvio diventa possibile.

Serve però una condizione e cioè, quota da spendere. Il 747 di British Airways aveva 37.000 piedi sotto di sé e ne ha consumati oltre 20.000 prima di tornare in potenza. Un aereo che incontra cenere in salita iniziale o in avvicinamento finale non ha quel margine. È la ragione per cui le procedure attuali sono più severe nelle fasi terminali che in crociera, e per cui la chiusura di un aeroporto sottovento a un vulcano attivo resta, a settant'anni dall'inizio dell'aviazione a reazione, la sola contromisura pienamente affidabile.

Domande frequenti

Un aereo può volare attraverso una nube di cenere vulcanica?

Tecnicamente sì, e succede più spesso di quanto si pensi in aree a bassa contaminazione. La normativa europea consente operazioni in aree con concentrazione fino a 2 milligrammi per metro cubo, e oltre quella soglia solo con una valutazione del rischio approvata dall'autorità nazionale. Nessun livello viene però considerato a rischio nullo, perché il danno ai componenti è cumulativo.

Perché il radar dell'aereo non vede la cenere?

Il radar meteorologico di bordo rileva idrometeore, cioè gocce d'acqua e cristalli di ghiaccio, sfruttando la riflettività di queste particelle alle microonde. La cenere secca ha caratteristiche diverse e risulta sostanzialmente trasparente allo strumento. L'individuazione avviene per via satellitare e attraverso i modelli di dispersione elaborati dai centri specializzati.

Quanto costa riparare un motore esposto alla cenere?

Dipende dalla dose ricevuta. Nel caso KLM 867 del 1989, con quattro motori spenti in volo, il conto complessivo tra propulsori, avionica e struttura arrivò a 80 milioni di dollari dell'epoca, pari a circa 140 milioni in valuta attuale secondo la Flight Safety Foundation. Esposizioni lievi si traducono più spesso in ispezioni boroscopiche e, quando emergono anomalie, nella rimozione anticipata del propulsore.

Che differenza c'è tra VONA e advisory VAAC?

Il VONA è emesso dall'osservatorio vulcanologico, in Italia l'INGV, e descrive lo stato del vulcano tramite un codice colore che va dal verde al rosso. L'advisory VAAC arriva dal centro meteorologico competente, per l'Etna quello di Tolosa gestito da Météo-France, e descrive dove si trova la nube, a quale quota e come si sposterà nelle ore successive. Il primo riguarda la sorgente, il secondo il pennacchio.

Perché non si può prevedere quando riapre un aeroporto chiuso per cenere?

Il monitoraggio geofisico permette di anticipare l'inizio di un'eruzione grazie ai precursori sismici e deformativi, ma non fornisce indicazioni affidabili sulla sua durata. Si aggiunge la variabile del vento, che decide se la cenere finisce sull'aeroporto o in mare aperto. Le sospensioni vengono quindi prorogate a intervalli di poche ore.

La cenere è pericolosa anche quando si è depositata a terra?

Sì, per ragioni diverse. Sulle piste riduce l'aderenza e degrada le prestazioni frenanti, viene risollevata dal flusso dei motori durante il rullaggio e contamina mezzi e impianti di rampa. Anche con lo spazio aereo libero, un aeroporto può restare chiuso per la sola contaminazione dell'infrastruttura, come accaduto a Catania nell'agosto 2026.

Esistono aerei più resistenti alla cenere di altri?

I motori più recenti lavorano a temperature di ingresso turbina più alte per guadagnare efficienza, il che li rende in linea di principio più esposti al deposito di silicati fusi. La ricerca sui rivestimenti a base di zirconato di gadolinio punta proprio a compensare questo svantaggio. La suscettibilità certificata di ciascun tipo di motore è uno degli elementi che entrano nella pianificazione delle rotte con il nuovo sistema previsionale QVA.

Fonti

1. USGS Alaska Volcano Observatory / USGS Fact Sheet 030-97

2. ICAO, EUR/NAT Volcanic Ash Contingency Plan e Doc 9974 "Flight Safety and Volcanic Ash"

3. npj Materials Degradation (Nature Portfolio), rassegna sull'attacco CMAS ai rivestimenti a barriera termica, 2024

4. Flight Safety Foundation, "Dust in the Wind"

5. IATA, dichiarazioni e stime sull'eruzione dell'Eyjafjallajökull (aprile 2010)

6. INGV Osservatorio Etneo, aggiornamenti e VONA agosto 2026