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Ingegneria climatica Manipolare il clima per contrastare il riscaldamento del pianeta

La quantità di CO2 nell’atmosfera continua ad aumentare e un accordo globale sul clima sembra ancora lontano. Perché allora non ricorrere alla tecnologia per modificare artificialmente il clima?

La tecnologia per modificare il clima: un'opzione da prendere in cosiderazione oppure da scartare?

(AFP)

Un enorme specchio nello spazio per riflettere la luce del sole e raffreddare la Terra. Oppure una barca che solca gli oceani per nutrire le alghe e ridurre il CO2 nell’atmosfera. Fantascienza?

«Niente affatto», risponde Nicolas Gruber, professore di fisica ambientale al Politecnico federale di Zurigo (ETHZ). «L’idea degli specchi nello spazio è fattibile, sebbene estremamente costosa. La fertilizzazione degli oceani è invece una tecnica che è già stata sperimentata. Si è però dimostrata relativamente inefficace», dice a swissinfo.ch.

Un’opzione tabù

I due metodi sono un esempio di ingegneria climatica (o geoingegneria), la modificazione deliberata e su vasta scala del sistema climatico terrestre. Contrariamente alle tecniche per provocare pioggia o grandine artificiale, gli effetti sono planetari e a lungo termine.

«Nei negoziati internazionali sul clima, l’ingegneria climatica non è ancora stata discussa. Per ora rimane un tabù politico, che potrebbe però essere infranto», afferma Matthias Honegger di Perspectives, uno studio di consulenza di Zurigo specializzato in questioni climatiche.

L’esperto, che a fine agosto si è recato a Berlino per la prima conferenza internazionale sul temaLink esterno, prevede che «se i capi di Stato dovessero rendersi conto che è troppo tardi per contenere il riscaldamento a 2°C e che i loro sforzi di adattamento nazionali sono insufficienti, allora è probabile che si considererà la possibilità di ricorrere all’ingegneria climatica».

In questo senso, i presupposti già ci sono. La concentrazione di CO2 nell’atmosfera è in continuo aumento e ha raggiunto un livello record, rileva l’Organizzazione meteorologica mondiale nel suo ultimo rapporto sui gas a effetto serraLink esterno. Un’evoluzione che la comunità internazionale non sembra, per ora, in grado di contrastare.

«I progressi a livello globale sono lenti», constata il Centro per la ricerca internazionale sul clima e l’ambiente di Oslo. «Attualmente - scrivono i ricercatori norvegesiLink esterno - il mondo è più lontano dalla conclusione di un solido accordo internazionale sul clima di quanto lo era 15 anni fa, quando è stato adottato il Protocollo di Kyoto».

Intervenendo al vertice sul climaLink esterno tenutosi a New York il 23 settembre, anche la ministra dell’energia svizzera Doris Leuthard ha sottolineato che «troppe poche cose sono cambiate nel mondo in fatto di clima».

Emissioni e clima (1)

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L’anidride carbonica è considerata tra i gas a effetto serra più importanti e per la comunità scientifica è la causa principale del riscaldamento terrestre. E se si utilizzasse il CO2 per produrre energia e limitare così il suo impatto sul clima?

L’interrogativo è stato il punto di partenza di due progetti svizzeri. Uno, privato, ha concepito una sorta di aspirapolvere per filtrare il CO2 dall’aria ambientale. L’altro, pubblico, intende utilizzare l’anidride carbonica per la produzione di metano.

Climeworks, una spin-off del Politecnico federale di Zurigo, ha dedicato gli ultimi cinque anni allo sviluppo di una tecnologia in grado di estrarre in modo continuo il CO2 presente nell’atmosfera. Il gas può in seguito essere impiegato, ad esempio, per produrre carburanti sintetici.

Il CO2 viene aspirato da un grosso tubo e raccolto in un filtro speciale trattato con la cellulosa. Una volta saturo, il filtro viene riscaldato con energia di scarto o fonti rinnovabili, ciò che consente di ottenere CO2 di altissima purezza. «Il nostro obiettivo è di de-carbonizzare parte del settore dei trasporti, come l’aviazione», spiega Christoph Gebald, tra i fondatori dell’azienda.

L’aviazione contribuisce nella misura del 3,5% al cambiamento climatico antropico ed è responsabile di circa il 13% delle emissioni di CO2 generate dai trasporti, secondo il Gruppo intergovernativo di esperti sul cambiamento climatico delle Nazioni Unite (IPCC).

Cattura del CO2

Con l’espressione “Direct Air Capture (DAC)” s’intendono le tecnologie che permettono di rimuovere grandi quantitativi di CO2 dall’atmosfera. Per assorbire l’anidride carbonica si utilizzano dei composti chimici.

L’altra opzione è la cattura e lo stoccaggio del carbonio (Carbon Capture and Storage, CSS) a partire da fonti puntuali di CO2, come ad esempio le centrali a combustibili fossili. Il CO2 viene in seguito immagazzinato nel suolo.

Il principale difetto della DAC sono i suoi costi elevati, che la rendono meno competitiva rispetto alla CSS. Stando ad alcuni studi, i costi dell’estrazione del CO2 dall’atmosfera sono fino a dieci volte superiori. Inoltre, la tecnologia DAC è ancora essenzialmente a uno stadio sperimentale.

Oltre a Climeworks sono diverse le aziende a lavorare sulla DAC. Tra queste: Carbon Engineering, Global Thermostat, Coaway e Terraleaf.

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Carburanti sintetici per automobili

Climeworks ha messo a punto un prototipo - che ricorda un grande condizionatore d’aria - capace di filtrare circa due milioni di metri cubi d’aria e di estrarre una tonnellata di CO2 all’anno (in media, le emissioni pro capite in Svizzera sono di circa 6 tonnellate all'anno).

Il sistema ha suscitato l’interesse del fabbricante automobilistico tedesco Audi, che vede nella tecnologia elvetica una possibilità per sviluppare veicoli alimentati da carburanti sintetici.

«Necessitano di una fonte sostenibile di anidride carbonica», sottolinea Christoph Gebald. «Questa può essere biogenica o atmosferica». La prima fonte, legata alla combustione o alla decomposizione di materia biologica, non basta tuttavia nemmeno a soddisfare i bisogni di un singolo fabbricante automobilistico, rileva il giovane imprenditore.

L’idea è ora di creare un impianto sperimentale per vedere se la tecnologia è in grado di fornire abbastanza CO2 per la produzione di carburanti sintetici nello stabilimento e-gas di Audi.

L’interesse non viene soltanto dalla Germania. Climeworks è tra gli undici finalisti del Virgin Earth Contest, un concorso dotato di un premio di 25 milioni di dollari per lo sviluppo di «un modo sostenibile dal punto di vista ambientale ed economico per rimuovere i gas a effetto serra dall’atmosfera».

Produrre metano dal CO2

L’estrazione e la purificazione del CO2 sono soltanto due delle tappe della produzione di carburanti sintetici. Teoricamente, è relativamente semplice produrre metano (e acqua) combinando anidride carbonica e idrogeno. Basta disporre di una fonte energetica esterna, idealmente rinnovabile. Il processo, noto nome “reazione di Sabatier”, è stato scoperto all’inizio del XX secolo.

Farlo in modo veloce ed economicamente redditizio, così come separare le molecole di acqua dal metano, è però più complesso. Per accelerare il processo si potrebbe aggiungere un catalizzatore. Tuttavia, in questo caso ci sarebbe il rischio di produrre anche del monossido di carbonio, un inquinante potenzialmente dannoso per la salute.

Per ovviare a questo problema, i ricercatori del Laboratorio federale per la scienza dei materiali e la tecnologia (Empa) si sono concentrati su un processo che funziona a basse temperature. Come catalizzatore hanno scelto gli zeoliti, dei minerali a struttura microporosa.

«Zeoliti ricoperti di nichel assorbono l’acqua generata dal processo. Non viene praticamente prodotto monossido di carbonio e alla fine si ottiene metano», indica Andreas Borgschulte, responsabile del progetto.

Tecnologie poco competitive

Anche all’Empa, il risultato non è però perfetto. «Siamo ancora a uno stadio sperimentale e uno zeolite può assorbire soltanto una quantità limitata di acqua. Deve quindi essere “asciugato” completamente e rigenerato», spiega il ricercatore.

Ci vorrà ancora molto lavoro per passare dalla reazione chimica in laboratorio a un processo che funziona. I ricercatori possono facilmente produrre zeoliti in piccole quantità. Devono però trovare un modo più economico per produrli a livello industriale.

Inoltre, aggiunge Andreas Borgschulte, vanno ancora risolte alcune questioni finanziarie e tecniche, come la realizzazione di un reattore più voluminoso e la gestione di un grande volume di gas. E per ottenere un bilancio neutro di CO2, il processo dovrebbe essere alimentato dall’anidride carbonica proveniente dalla biomassa, e non dai combustibili fossili.

«I prezzi del gas sono molto bassi e quindi non è facile essere competitivi», riconosce Andreas Borgschulte. «Un gas sintetico costerebbe cinque volte di più».

Un piccolo passo

La questione del prezzo è una sfida anche per Climeworks. L’estrazione del CO2 dall’aria può costare fino a 600 franchi per tonnellata, secondo uno studio del Politecnico federale di Zurigo. L’azienda spera di ridurre i costi a circa 100 franchi entro i prossimi anni, rendendo così il sistema più competitivo.

Anche se lo sviluppo di queste tecnologie verrà completato, permettendone un impiego diffuso, nessuno si aspetta di poter risolvere il problema del riscaldamento globale. «Non è un rimedio magico e non deve essere considerato tale. È soltanto una delle componenti del bagaglio di tecnologie che diventeranno importanti a medio e lungo termine», osserva Christoph Gebald.

CO2 e clima

L’anidride carbonica, o diossido di carbonio, ha un effetto determinante sul clima e le temperature. In circostanze ideali, il CO2 fa parte del cosiddetto ciclo del carbonio, un processo che a lungo termine ha un bilancio neutro.

Le attività umane, e in particolare tramite l’impiego di combustibili fossili e la distruzione delle foreste, hanno però alterato il processo. La ricerca ha evidenziato che elevate concentrazioni di CO2 tendono ad aumentare la temperatura della superficie terrestre.

Il CO2 non è l’unico gas a effetto serra. Nell’atmosfera si ritrovano anche sostanze quali il metano, l’ossido di diazoto e numerosi altri aerosol.

Il ruolo del CO2 è però predominante. Le sue emissioni sono enormi, se paragonate a quelle di altri gas, e i suoi effetti nell’atmosfera sono osservabili su un periodo più lungo. Secondo gli scienziati, il 20% del CO2 emesso oggi sarà ancora presente nell’atmosfera tra 1'000 anni.

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Bloccare i raggi del sole

L’ingegneria climatica ingloba tutta una serie di interventi, che possono essere suddivisi in due categorie principali: la rimozione del CO2 dall’atmosfera (Carbon Dioxide Removal, CDR) e il controllo delle radiazioni solari che giungono sulla Terra (Solar Radiaton Management, SRM).

Il primo approccio comprende la manipolazione degli ecosistemi al fine di aumentare la quantità di anidride carbonica assorbita dalla biomassa terrestre (piante e suolo) o marina. Spargendo solfati di ferro sulla superficie degli oceani, ad esempio, si favorisce la crescita delle alghe, che attraverso la fotosintesi fissano il CO2.

Soluzioni più innovative prevedono l’impiego di “aspirapolveri” per filtrare l’anidride carbonica dall’aria, un campo in cui si sono contraddistinti alcuni progetti svizzeri (vedi articolo a lato).

Dal canto loro, le tecniche SRM contemplano, oltre alle installazioni nello spazio, l’aumento della riflettività della superficie terrestre, delle nuvole o dell’atmosfera.

«Cambiando il colore dell’asfalto, da scuro a chiaro, si può ottenere un raffreddamento locale, ad esempio in una città. Questo potrebbe evitare centinaia di morti durante le ondate di calore. Sapere se si può fare lo stesso su larga scala è però un’altra questione», osserva Matthias Honegger.

Tra le tecniche SRM più studiate, e promettenti, vi è l’immissione di aerosol nella stratosfera con l’ausilio di aerei, proiettili o palloni aerostatici. «Si ottiene l’effetto di un’eruzione vulcanica», spiega Reto Knutti, professore all’Istituto di ricerca sull’atmosfera e il clima dell’ETHZLink esterno.

Gli aerosol, ad esempio particelle di zolfo, sono liberati nell’atmosfera per formare una specie di schermo che riflette una parte dei raggi solari.

(Hughhunt)

«È risaputo - prosegue il ricercatore - che dopo un’eruzione, come quella del Pinatubo, la temperatura diminuisce». Le polveri liberate dal vulcano filippino nel 1991 fecero abbassare la temperatura terrestre di circa mezzo grado per due anni.

Di fronte all’opzione dell’ingegneria climatica, per ora confinata a progetti in laboratorio o su piccola scala, si pongono però interrogativi cruciali, avverte Reto Knutti: «Quali sono gli effetti collaterali? E quali sono le implicazioni politiche ed etiche?».

Molte incertezze

Modificare il tempo e il clima, alcuni esempi

1877: un ricercatore americano propone di modificare la direzione della corrente oceanica Kuroshio attraverso lo Stretto di Bering. Scopo: aumentare le temperature dell’Artico di circa 15°C.

1929: un fisico tedesco suggerisce di installare specchi giganti su una stazione spaziale per concentrare l’irraggiamento solare sulla superficie terrestre e rendere abitabile l’estremo nord del pianeta.

1945: per il direttore dell’Unesco, l’esplosione di bombe atomiche sopra alle regioni polari causerebbe un aumento della temperatura dell’oceano Artico e un riscaldamento del clima nelle zone temperate settentrionali.

1967-1972: durante la guerra del Vietnam, l’esercito americano insemina le nuvole con argento iodato per prolungare la stagione monsonica.

1989: un climatologo americano ritiene che si potrebbe riflettere il 2% della luce solare con uno scudo spaziale situato nell’orbita terrestre.

2006: un chimico olandese propone di immettere particelle di zolfo nella stratosfera per assorbire parte dei raggi solari e far abbassare la temperatura della terra.

2010: ricercatori dell’Università di Ginevra riescono a creare pioggia artificiale grazie a un laser in grado di condensare le gocce d’acqua nell’atmosfera.

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È evidente che la manipolazione dell’atmosfera comporta grandi cambiamenti, in particolare nel ciclo dell’acqua e delle precipitazioni, osserva Reto Knutti.

La sua collega all’ETHZ, Ulrike Lohmann, spiega che nel caso degli aerosol nell’atmosfera c’è meno luce solare che raggiunge la superficie terrestre, ciò che modifica il bilancio del pianeta. «Il risultato è una diminuzione delle precipitazioni a livello globale, come d’altronde si è notato dopo il Pinatubo».

L’ingegneria climatica cambierebbe completamente il nostro legame con la natura e rafforzerebbe la diffidenza tra le nazioni, sostiene James Fleming, storico della scienza e della tecnologia e autore di un libro (“Fixing the Sky”) che documenta i tentativi per controllare il clima.

«Gli scandinavi direbbero improvvisamente che l’Inghilterra è responsabile del loro brutto tempo, e viceversa. Il potenziale per conflitti futuri è enorme», afferma in un’intervista a GreenpeaceLink esterno.

Altro problema: cosa succederebbe se, per ragioni politiche, economiche o scientifiche, si interrompesse all’improvviso un progetto di geoingegneria dopo 20 o 30 anni? «Il rischio è un riscaldamento repentino di 1 o 2 gradi, magari in un solo anno», risponde Reto Knutti. Un incremento della temperatura molto più rapido rispetto a quello attuale, che potrebbe avere conseguenze catastrofiche.

L’ingegneria climatica rischia soprattutto di distrarre dai tentativi - e dagli obiettivi - di riduzione delle emissioni, compromettendo i negoziati internazionali, denunciano i suoi detrattori, tra cui le organizzazioni ambientaliste. Le geoingegneria, sottolineano, non si attacca al problema alla base, ma si limita ad alleviarne i sintomi

Riflessione approfondita

Buona parte del mondo scientifico è dunque scettica, o perlomeno auspica prudenza. Alla conferenza di Berlino, Mark Lawrence, direttore scientifico dell’Istituto per gli studi avanzati sulla sostenibilità di Potsdam (Germania), ha rammentato che «nessuno degli approcci di ingegneria climatica può essere implementato rapidamente e senza problemi».

Anche per capirne le potenzialità, i limiti e gli effetti collaterali, è dunque necessaria una riflessione approfondita, insiste Matthias Honegger. Una discussione, aggiunge, che dovrà coinvolgere anche l’opinione pubblica.

swissinfo.ch


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