Così la geoingegneria ci proteggerà dal cambiamento climatico

Così la geoingegneria ci proteggerà dal cambiamento climatico
L’ingegneria climatica sviluppa innovative tecniche per limitare l’aumento della temperatura sulla Terra e mitigare degli effetti delle azioni dell’umanità sul clima, ma anche modificando il clima su grande scala. L'analisi di Luca Longo

Aumentare l’efficienza energetica, diminuire l’uso dei combustibili fossili privilegiando quelli a minor impatto ambientale, sviluppare le rinnovabili e le fonti di energia a minor produzione di gas serra, eliminare l’anidride carbonica dagli scarichi, difendere ed espandere le foreste. Tutte queste tecniche per limitare l’aumento della temperatura sulla Terra – di cui abbiamo parlato già diverse volte qui – fanno parte delle strategie di mitigazione degli effetti delle azioni dell’umanità sul clima, o più brevemente, delle strategie di mitigazione del cambiamento climatico.

Ma, oltre a queste, esiste un altro gruppo di tecniche che si propongono di attaccare il problema alla radice modificando il clima su grande scala. Queste vengono raccolte sotto il nome di ingegneria climatica, o geoingegneria.

I promotori sono convinti che, mentre le tecniche di mitigazione servono per mettere una toppa provvisoria all’aumento incontrollato della temperatura, le tecniche di geoingegneria permetteranno di risolvere il problema con un approccio radicale e decisivo: un intervento globale sul sistema climatico terrestre. Ma molti non sono d’accordo, vediamo perché.

Le strategie di geoingegneria si dividono in due grandi classi: quelle che agiscono direttamente sulla causa del riscaldamento – e si propongono di modificare la radiazione solare – e quelle che agiscono sull’effetto – rimuovendo l’eccesso di anidride carbonica dall’atmosfera ed eliminando, così, il principale fattore che provoca l’effetto serra.

SCHERMARE IL SOLE 

Gestire la radiazione solare significa schermare in qualche modo i raggi solari lungo tutte le frequenze luminose che arrivano sulla superficie della Terra: ultravioletto, visibile e vicino infrarosso. Per far questo, si può agire o sulla superficie, o nella troposfera, o nell’alta atmosfera o, infine, direttamente nello spazio fra il nostro pianeta e il Sole.

A LIVELLO DEL MARE

Qui in basso, sulla superficie della Terra, possiamo prima di tutto cercare di aumentare l’albedo: la percentuale di radiazione solare che viene riflessa invece di essere assorbita sotto forma di calore.

Mentre le strade asfaltate riflettono solo dal 3 al 20% dei raggi solari che le colpiscono, assorbendo tutto il resto della luce ricevuta per arroventare le nostre città, una strada (o anche una casa o una installazione industriale) dipinta di bianco riflette più della metà e fino al 90% della radiazione che la colpisce rimanendo relativamente fresca. Ricordate l’esperimento delle strade bianche di Los Angeles? Invece, mattoni, cemento e tegole si collocano a metà di questi due estremi.

Ma non c’è bisogno di dipingere tutto di bianco, sono stati sviluppati pigmenti colorati che riflettono la maggior parte della radiazione solare pur permettendoci di vivere … in un mondo a colori. Ad esempio, nei Laboratori Berkeley hanno sviluppato vari pigmenti, fra i quali uno rosso rubino, in grado di riflettere efficacemente la luce.

Ma l’idea non è nuovissima: vi siete mai chiesti perché molti reperti archeologici dell’antico Egitto sono dipinti di quel caratteristico colore azzurro? Perché già cinquemila anni fa il popolo guidato dai faraoni aveva scoperto che quel particolare colore (il primo pigmento sintetico al mondo, costituito da tetrasilicato di calcio e di rame) assorbe la luce visibile ma la disperde riemettendola come radiazione infrarossa in modo estremamente efficiente lasciando fresca l’anfora – o la casa – che ricopre. Questo pigmento è così efficiente nel riflettere la luce, che se ne possono evidenziare tracce anche analizzando la luce riflessa da reperti che, dopo millenni, sembrano completamente scoloriti.

Per aumentare l’albedo dell’intero pianeta si sta anche ipotizzando di agire sugli oceani, disperdendovi sostanze galleggianti altamente riflettenti ma stabili e innocue per la fauna e per la flora marina.

In questo campo, la soluzione migliore sarebbe…fare le bolle. Si tratterebbe di realizzare impianti fissi – o imbarcati su navi – che aspirino acqua, la mescolino con l’aria e reiniettino in mare microbollicine che riflettono la luce solare in modo più efficiente limitando l’effetto riscaldante. Avete presente la scia di spuma lasciata dall’elica di un motoscafo? Ecco, solo molto più grande. Per aumentare la stabilità delle microbolle sarebbe necessario disperdere nel mare anche dei tensioattivi, ma questi comprometterebbero i delicati equilibri dell’ecosistema marino. Inoltre, anche schiume più effimere prodotte senza aggiunta di tensioattivi, rischierebbero di togliere una significativa porzione di luce al fitoplancton che sta alla base della catena alimentare oceanica. Infine, la produzione stessa delle microbolle aumenterebbe la concentrazione di ossigeno disciolto favorendo gli organismi aerobi che vivono vicino al pelo dell’acqua a scapito degli altri e mandando all’aria l’equilibrio fra le specie viventi.

Si può anche agire sui campi agricoli, modificando geneticamente le principali colture – come frumento e riso – oppure selezionando varietà apposite o, più semplicemente, cambiare dieta e passare alla coltivazione intensiva di colture di colore più chiaro. Questo sistema permetterebbe di diminuire la temperatura della superficie anche di 1 °C e sarebbe relativamente rapido da implementare. Si tratterebbe, in fondo, di passare dalla semina delle colture tradizionali a quella delle colture ad alto albedo; ma potrebbe comportare problemi alimentari e sociali non secondari dovuti al cambio di dieta e anche ai possibili rischi connessi con piante geneticamente modificate.

NELLA TROPOSFERA 

Salendo alla troposfera – lo strato di atmosfera più vicino alla superficie dove avvengono la maggior parte dei fenomeni nuvolosi – si studia come spruzzare goccioline d’acqua sopra gli oceani in modo da creare nuvole artificiali che, con il loro biancore, riflettano la luce prima che colpisca le acque sottostanti, per loro natura più scure e quindi più efficaci nell’assorbimento dei raggi solari.

NELLA STRATOSFERA 

Ancora più in alto, nella stratosfera, si potrebbe attuare un’altra strategia, anche in questo caso ispirata a un fenomeno naturale. Il Centro USA sulla ricerca atmosferica ha studiato come l’eruzione del vulcano Pinatubo, nel 1991, abbia influenzato il clima mondiale almeno per un paio d’anni a causa della liberazione in atmosfera di 20 milioni di tonnellate di anidride solforosa. Si è prodotto uno schermo alla luce solare che ha abbassato la temperatura media dell’intero pianeta di circa 0,5 °C.

L’idea sarebbe di lanciare polveri di solfuri in atmosfera usando razzi o aerei per creare nuvole in grado, si stima, di eliminare con un solo kg di solfuri l’effetto riscaldante di diverse migliaia di tonnellate di CO2.

Anche qui ci sono problemi: i moti convettivi dominanti tenderebbero a fare migrare gli aerosol verso i tropici, raffreddandoli, ma a spese delle zone polari, dove proseguirebbe lo scioglimento di ghiacciai e calotta polare. Inoltre, se gli aerosol assorbissero luce riemettendo calore nella stratosfera abbassando la temperatura degli strati sottostanti, nessuno sa cosa succederebbe alla circolazione stratosferica stessa. Le correnti potrebbero anche cambiare direzione. Se le correnti in quota dovessero trasportare questi aerosol a base di solfuri verso i poli, questi danneggerebbero lo strato di ozono che ci protegge dai raggi ultravioletti.

Per non parlare di come reagirebbero foreste, colture, animali alla lenta ricaduta in mare e sul terreno di questo eccesso di solfuri.

NELLO SPAZIO 

Ma quando i geoingegneri sognano, lo fanno in grande. Invece di cercare di schermare il Sole sul nostro pianeta o nelle sue vicinanze, perché non bloccare parte dei raggi solari lungo il cammino dalla nostra stella a noi? Si tratta “solo” di mettere in orbita un gigantesco ombrellone che rifletta altrove o assorba la radiazione incidente impedendole di andare a scaldare la nostra atmosfera.

Non tutta, eh? Se no rimarremmo al buio. Basterebbe eliminare appena l’ 1,7% della radiazione solare che colpisce la terra per eliminare l’aumento di temperatura di 2 °C, arrestare completamente il cambiamento climatico e darci tempo per sostituire i combustibili fossili con le energie rinnovabili.

Il primo problema da risolvere è dove piazzare un ombrellone che rimanga ad orbitare proprio fra la Terra e il Sole e non se ne vada in giro per conto suo per tutto il sistema solare. L’unico luogo possibile è quello che gli astronomi chiamano il punto lagrangiano L1: si trova proprio fra il Sole e la Terra a 1,5 milioni di km dal nostro pianeta e a 148 milioni di km dal Sole. Solo in questo punto – e in altri quattro punti lagrangiani che però non si trovano fra noi e il Sole – le forze gravitazionali prodotte dai due corpi e la forza centripeta orbitale si equilibrano esattamente.

Trovato il posto giusto per piantare il nostro ombrellone, il problema è come portarvelo. La soluzione è quella di non utilizzare un solo gigantesco ombrellone, che oltretutto sconvolgerebbe il ciclo del giorno e della notte per tutti gli esseri viventi, ma di usarne tanti molto più piccoli e facilmente trasportabili.

La NASA ne ha già realizzato un prototipo: un disco di appena 60 cm di diametro, dello spessore di 5 micrometri e del peso di circa un grammo. L’idea sarebbe di produrne 16 milioni di miliardi, con un peso totale di circa 20 milioni di tonnellate e portarli nel punto L1. Se per vent’anni, ogni giorno, lanciassimo un razzo da 100 tonnellate di carico utile, potremmo formare una nuvola di dischi di 3,8 milioni di km2 che complessivamente bloccherebbero circa il 2% della radiazione solare che colpisce la Terra senza particolari conseguenze sugli ecosistemi. Il prezzo? Un affarone. Secondo la NASA si tratterebbe appena di 130 mila miliardi di dollari. 18.500 $ a testa per ogni abitante del pianeta.

Una soluzione alternativa – e ancora più fantascientifica – è quella di una gigantesca lente di Fresnel del diametro di 1000 km e dello spessore di pochi millimetri piazzata in L1. Una volta capito come lanciare i materiali necessari per costruirla in orbita, si potrebbe deviare nello spazio l’1% dei raggi solari. In questo caso, le spese complessive sarebbero di solo 20 mila miliardi di dollari, meno di 3.000 $ a testa.

A prezzo di saldo la soluzione proposta dalla università di Strathclyde in Gran Bretagna: invece di portare in orbita materiale proveniente dal nostro pianeta, prendiamolo sul posto: “a km zero”. O quasi.

Si tratterebbe di deviare l’orbita di un asteroide in transito vicino alla Terra e collocarlo in L1. L’asteroide in sé non ombreggerebbe mica tanto, ma la sua massa attrarrebbe in quella zona polvere cosmica a sufficienza per schermare significativamente la luce del Sole che, per raggiungere la Terra, deve passare per L1. Se si riuscisse a deviare l’orbita dell’asteroide 1036 Ganymed (30 km di diametro, da non confondere con Ganimede, il satellite di Giove). Le polveri che raccoglierebbe questo asteroide ricollocato sarebbero sufficienti per schermare il 6,58% della radiazione, molto meno dell’1,7% obiettivo.

L’importante è che tutto fili liscio durante lo spostamento dell’asteroide: se poi ci scappa oltre L1, cascherebbe sulla Terra e sarebbero guai seri.

ELIMINARE ANIDRIDE CARBONICA 

La seconda grande classe di strategie di geoingegneria consiste nel lavorare sugli effetti rimuovendo l’eccesso dell’anidride carbonica non con azioni di mitigazione puntuale, cioè estraendola dagli scarichi di combustione dei fossili, sostituendo processi meno efficienti con processi più efficienti oppure sostituendo fonti energetiche fossili con le rinnovabili, ma con tecniche di portata globale dove l’eliminazione di anidride carbonica avviene direttamente in atmosfera.

CATTURA DIRETTA DI CO2

Abbiamo già parlato della cattura diretta di anidride carbonica dall’aria. Il problema principale è che è estremamente diluita: solo lo 0,04%. Per questo, anche immaginando di sviluppare reazioni filtranti che permettano di estrarre CO2 in modo efficiente, occorre comunque pompare ben 2.500 litri di aria per fare passare attraverso i filtri un solo litro di anidride carbonica. L’energia necessaria dobbiamo poi produrla con fonti rinnovabili a basso impatto di carbonio, altrimenti la pezza diventerebbe peggiore del buco.

BECCS

Una tecnica più promettente è la produzione di bioenergia associata a cattura e immobilizzazione di anidride carbonica. Di solito si usa il nome inglese Bio-Energy with Carbon Capture and Storage (BECCS).

Prima di tutto ci si affida direttamente alla natura, consegnando ad alberi o piante coltivate l’onere di catturare l’anidride carbonica dall’atmosfera e – con l’energia del Sole – utilizzarla per la crescita delle piante stesse. Queste vengono poi raccolte e bruciate in modo controllato per recuperare l’anidride carbonica concentrata che si libera nel processo di degradazione. A questo punto si deve trovare un modo per imprigionarla in modo permanente, per esempio iniettandola dentro giacimenti di petrolio o di gas esauriti. Il problema è che sarebbero necessarie ampie superfici coltivabili dedicate a questo, con rischio di compromettere l’estensione delle colture dedicate all’alimentazione umana e animale. Ma ne parleremo presto qui.

PIROLISI DELLA BIOMASSA 

In questo caso si parte da una biomassa: un materiale vegetale coltivato apposta o uno scarto delle coltivazioni agricole. La biomassa può derivare anche da scarti animali prodotti dagli allevamenti oppure dalla coltura di microorganismi. In tutti i casi, questa biomassa contiene il carbonio che le piante – o gli animali che le hanno mangiate – hanno immagazzinato nei loro tessuti. Sottoponendo questa biomassa a un processo di pirolisi, cioè bruciandola ad altissima temperatura in un ambiente scarso di ossigeno, si produce un carbone di legna o carbonella ottenuto con un processo sostenibile: si chiama biochar. Se però lo usiamo come se fosse un “biocarbone” per alimentare centrali elettriche, abbiamo perso tutti i benefici ambientali del processo.

Molto meglio distribuirlo sui terreni eccessivamente acidi per migliorarne la fertilità. E’ un materiale poroso in grado di assorbire fertilizzanti e rilasciarli in modo controllato migliorando la resa delle coltivazioni agricole. In questo modo, si può catturare e bloccare efficacemente CO2 intrappolandola per migliaia di anni in suoli ad alto contenuto di carbonio. Questi prendono il nome portoghese di terra preta perché assomigliano ai terreni che gli abitanti precolombiani dell’Amazzonia rendevano ancora più fertili distribuendovi proprio carbone di legna.

FERTILIZZAZIONE DEGLI OCEANI

Un’alternativa ai metodi prima descritti mette in gioco il mare per catturare CO2. Le tecniche di fertilizzazione oceanica prevedono di distribuire sulla superficie degli oceani delle sostanze che stimolino lo sviluppo di fitoplancton: la parte vegetale dei microorganismi che popolano le superfici oceaniche. La loro crescita è limitata principalmente dalla scarsità di ferro nelle acque. Per questo, se si sparge ferro finemente suddiviso sulla superficie, si stimola la crescita del fitoplancton, che usa la CO2 atmosferica e il Sole per moltiplicarsi. Il fitoplancton è alla base della catena alimentare marina e viene mangiato dallo zooplancton e da organismi sempre più grossi e il gioco è fatto: abbiamo messo in produzione interi oceani per la cattura intensiva della anidride carbonica che viene ricircolata nell’ecosistema più rapidamente di prima e non ha più tempo per andare a fare danni in atmosfera.

In base alla concentrazione di nutrienti nei vari oceani, si può aggiungere al ferro anche un mix di altri nutrienti, come il fosforo oppure l’azoto, sotto forma di urea. L’idea di pompare in superficie acque molto profonde, dove questi nutrienti sono già naturalmente più concentrati, è oggi abbandonata perché si libererebbero in atmosfera anche ampie concentrazioni di CO2 disciolta in profondità.

Una interessante alternativa è l’uso di ceneri vulcaniche, ricche di questi micronutrienti, che dovrebbero semplicemente essere sparse negli oceani più lontani dalle zone vulcaniche.

L’ALTRO LATO DELLA MEDAGLIA 

Le strategie ipotizzate per diminuire la quantità di luce solare che scalda il pianeta o per eliminare l’eccesso di anidride carbonica dall’atmosfera presentano, come abbiamo accennato nell’analisi dei singoli approcci, diversi problemi. Riassumiamo i principali.

Mentre le tecnologie di mitigazione del cambiamento climatico vengono applicate in modo puntuale, quelle di geoingegneria possono funzionare solo se applicate a livello planetario. Per questo si prevedono investimenti enormemente maggiori di quelli già oggi in atto per le prime.

Inoltre, dovrà essere necessario coinvolgere e mettere d’accordo fra di loro almeno le agenzie delle Nazioni Unite e i principali governi mondiali. Cosa che, la storia ci insegna, risulta tutt’altro che banale.

Per questo motivo, al momento, sono stati condotti solo esperimenti molto localizzati dai risultati piuttosto contrastanti e molto difficilmente estrapolabili su scala planetaria.

Ad esempio, la fertilizzazione oceanica di cui abbiamo parlato potrebbe creare guai maggiori di quelli che cerca di risanare: un grande sviluppo di plancton sulla superficie potrebbe bloccare la diffusione di luce e calore negli strati d’acqua inferiori danneggiando la temperatura delle correnti profonde e quindi di intere aree del globo, mandare al buio i coralli e i loro abitanti, scatenare l’eutrofizzazione e soffocare gli organismi che vivono sotto la superficie.

La Terra, infatti, è un unico ecosistema: non è possibile condurre un esperimento in una zona limitata evitando che organismi animali e vegetali, correnti atmosferiche e oceaniche non influenzino l’esperimento riequilibrando eventuali sbilanciamenti.

Non conosciamo completamente il funzionamento di questi equilibri, spesso ne ignoriamo addirittura l’esistenza.

Un esempio? Molte specie di fitoplancton secernono dimetilsolfuro. Questo si libera in atmosfera e può generare aerosol di ossidi di zolfo e incoraggiare la formazione di nuvole; quindi contribuire a schermare l’insolazione proprio come nelle tecniche di schermatura solare che abbiamo descritto prima. Ma una incontrollata produzione di ossidi di zolfo può generare sistemi nuvolosi troppo stabili che diminuiscono le giornate di insolazione e, soprattutto, le piogge necessarie per la sopravvivenza di coltivazioni e foreste.

Per questo motivo, è molto rischioso cercare di alterare questa fittissima rete planetaria di equilibri interconnessi: potremmo causare più danni di quelli che cerchiamo di combattere.

Il mondo scientifico che sta studiando le tecniche di geoingegneria è perfettamente cosciente di questi rischi. Mentre loro continuano a studiarle, sperando di individuare una formula che ci permetta di salvare il pianeta anziché combinare altri guai, è meglio che noi ci concentriamo sulle tecniche di mitigazione locale che sono alla nostra portata preferendo una passeggiata o un giro in bicicletta quando possiamo lasciare la macchina, non esagerando con condizionatori e riscaldamento, scegliendo elettrodomestici a basso consumo energetico e ricordandoci di spegnere lo schermo quando abbiamo finito di leggere questo articolo.

Ecco il report “Geoingegneria per salvare il pianeta” di Luca Longo su Eniday.it

ultima modifica: 2019-11-17T15:24:01+00:00 da Luca Longo

 

 

 

 

Chi ha letto questo articolo ha letto anche: