Il raggiungimento degli obiettivi dell’Accordo di Parigi sul clima richiederà la rimozione di miliardi di tonnellate di carbonio dall’atmosfera ogni anno attraverso una combinazione di metodi naturali e tecnologici.
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La rimozione dell’anidride carbonica (CDR) dall’atmosfera continua a essere un argomento caldo. Nel suo ultimo rapporto, l’Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) ha concluso che gli obiettivi dell’Accordo di Parigi sul clima non possono essere raggiunti senza sforzi sostanziali per rimuovere parte degli oltre tre trilioni di tonnellate di anidride carbonica già presenti nell’atmosfera terrestre, circa un terzo di cui proviene dalla combustione umana di combustibili fossili.
La società di servizi finanziari Stripe ha recentemente collaborato con diverse altre società, tra cui la società madre di Google Alphabet e la società madre di Facebook Meta, per creare un Frontier Fund che impegna quasi 1 miliardo di dollari per l’acquisto di CDR dalle startup. A metà aprile, Jane Flegal ha lasciato la sua posizione di Senior Director for Industrial Emissions presso l’Office of Domestic Climate Policy della Casa Bianca per lavorare al Frontier Fund, e Stripe ha anche assunto lo scienziato del clima Zeke Hausfather.
Molti sostenitori del clima esprimono preoccupazione per il fatto che i governi e le imprese utilizzeranno il CDR come diversivo dagli sforzi per la transizione dai combustibili fossili. In effetti, il rapporto dell’IPCC è chiaro che per raggiungere gli obiettivi di Parigi sono necessari sforzi estremamente ambiziosi sia per mitigare le emissioni che per rimuovere il carbonio dall’atmosfera. Per perseguire entrambe le strade in modo aggressivo, un documento del 2019 ha suggerito ai governi di stabilire obiettivi separati per la riduzione delle emissioni e per la rimozione dell’anidride carbonica, e l’Unione europea ha fatto proprio questo nella sua proposta di legge europea sul clima . Come ha notato Hausfather, ritardare la riduzione delle emissioni oggi e affidarsi invece al CDR in seguito sarebbe eccezionalmente costoso:
Quanto CDR è necessario?
Il rapporto dell’IPCC ha rilevato che il CDR può servire a tre scopi su scale temporali diverse.
A breve termine, può ridurre le emissioni umane nette di gas serra. A medio termine, il CDR può compensare le emissioni difficili da abbattere di determinate attività industriali, pratiche agricole e trasporti a lunga distanza per raggiungere l’obiettivo di raggiungere l’azzeramento delle emissioni nette. A lungo termine, può ridurre la quantità di carbonio nell’atmosfera per ridurre gradualmente le temperature globali. Si noti che il processo CDR è distinto dalla cattura e stoccaggio del carbonio (CCS), che cattura il carbonio da fonti puntiformi come le ciminiere, nel tentativo di impedire che entri nell’atmosfera.
In un rapporto del 2019 , la National Academy of Sciences (NAS) ha stimato che circa 10-20 miliardi di tonnellate (gigatonnellate o GT) di gas serra provengono da fonti che sarebbero molto difficili o costose da eliminare. Tale rapporto concludeva che entro il 2050 sarebbero state necessarie circa 10 GT di CDR all’anno e forse 20 GT all’anno entro il 2100. Un’analisi separata degli esperti di CDR era più ottimista sulla fattibilità della riduzione delle emissioni, in particolare dal settore industriale. Gli autori del rapporto Andrew Bergman e Anatoly Rinberg hanno concluso che verso la fine del secolo potrebbero rimanere solo circa 3 tonnellate di emissioni di gas serra difficili da abbattere se gli sforzi di decarbonizzazione avranno un grande successo in tutti i settori.
In breve, un obiettivo ragionevole per aiutare a raggiungere gli obiettivi di Parigi e stabilire la possibilità di abbattere i livelli di carbonio atmosferico e le temperature globali, sarebbe la rimozione di 10 giga-tonnellate di anidride carbonica entro il 2050.
Come rimuovere il carbonio dall’atmosfera?
Il CDR si divide in due grandi categorie: naturale e tecnologico. Dal punto di vista naturale, il suolo e le piante della Terra immagazzinano già più di 3 trilioni di tonnellate di carbonio. Pertanto, l’espansione dello stoccaggio del carbonio naturale offre l’opportunità di rimuovere una quantità aggiuntiva significativa dall’atmosfera sfruttando il processo di fotosintesi.
Il rapporto NAS del 2019 ha stimato che, data la tecnologia e le conoscenze attuali, circa 10 GT di anidride carbonica all’anno potrebbero ora essere rimosse dall’atmosfera in sicurezza attraverso soluzioni naturali a livello globale a un costo inferiore a $ 100 per tonnellata; tuttavia, “i limiti raggiungibili potrebbero essere inferiori di un fattore due o più… perché anche il comportamento umano, le carenze logistiche, la capacità organizzativa e i fattori politici possono limitare il processo”.
Un prezzo di $ 100 per tonnellata per CDR è considerato relativamente conveniente. Il NAS ha stimato che gli Stati Uniti potrebbero aumentare il proprio stoccaggio di carbonio naturale di circa 1 GT all’anno a quel prezzo.
Altri due documenti recenti, compilati da Joseph Fargione di The Nature Conservancy nel 2018 e da Stephanie Roe dell’Università della Virginia nel 2021 , avevano risultati coerenti con quelli del NAS per quanto riguarda il potenziale di CDR naturale totale a livello globale e in particolare per gli Stati Uniti, ma gli studi differivano nella valutazione della dimensione potenziale dei tre principali sistemi CDR naturali: foreste, agricoltura e bioenergia.
CDR forestale e agricolo
Il CDR forestale può essere migliorato riducendo la deforestazione, piantando nuove foreste (imboschimento), ripiantando foreste esaurite (rimboschimento) o migliorando la gestione forestale. Il contenimento della deforestazione è una soluzione efficace nei paesi in cui la pratica è un problema, ad esempio in Brasile e Indonesia, ma non è rilevante nella maggior parte dei paesi sviluppati come gli Stati Uniti, dove la silvicoltura è meglio regolamentata.
L’imboschimento e il rimboschimento potrebbero aumentare il CDR negli Stati Uniti di circa 150 milioni di tonnellate (MT) di anidride carbonica all’anno a meno di $ 100 per tonnellata, secondo NAS e Roe, o da 250 MT all’anno per Fargione. Secondo Roe, il miglioramento della gestione forestale negli Stati Uniti, ad esempio attraverso la raccolta di alberi più vecchi e il disboscamento in modo da ridurre gli impatti sulle foreste, potrebbe rimuovere ulteriori 40 tonnellate di anidride carbonica all’anno, 100 MT secondo il NAS, e 250 MT per Fargione.
Mentre il team di Fargione è stato il più ottimista sulle soluzioni forestali, Roe ha visto il maggior potenziale nel CDR agricolo. Questa categoria può essere migliorata applicando pratiche di agricoltura rigenerativa come il cover cropping, l’agricoltura no-till, l’agroforestazione (incorporando alberi e arbusti nelle fattorie), l’applicazione di compost e biochar e il pascolo a rotazione sui prati. Il NAS e Fargione hanno stimato che, se implementate negli Stati Uniti, queste pratiche potrebbero ottenere da 250 a 350 MT aggiuntive di CDR all’anno per meno di $ 100 per tonnellata.
Roe ha concluso che il biochar (una sostanza simile al carbone prodotta bruciando materiale organico da materie prime agricole e forestali) da solo negli Stati Uniti potrebbe raggiungere 260 tonnellate di CDR all’anno. Lo studio stima inoltre che il passaggio a pratiche di pascolo a basso impatto sui pascoli gestiti potrebbe ottenere ulteriori 146 ton di CDR, più altri 76 ton dall’agro-forestazione e 65 ton dall’inerbimento e dall’agricoltura no-till. Per quanto riguarda il biochar, il team di Fargione ha osservato che “l’attuale adozione è trascurabile a causa di una varietà di barriere culturali, tecnologiche e di costo”. Lo sviluppo di strutture per la produzione sia di biochar che di biocarburanti può aiutare a superare questi ostacoli .
Bioenergia e sfide naturali CDR
La bioenergia con la cattura e il stoccaggio del carbonio (BECCS) è un’altra potenziale soluzione naturale. Il processo prevede la combustione di rifiuti organici per produrre energia (da agricoltura, silvicoltura e fonti municipali) o da colture appositamente coltivate come il mais che potrebbe essere utilizzato come materia prima, e quindi catturare e immagazzinare il carbonio dalla ciminiera. BECCS è una soluzione preferita dai modellatori climatici perché può sostituire l’energia dei combustibili fossili e anche ottenere CDR, poiché il carbonio catturato viene rimosso nell’atmosfera dalle piante, a differenza della cattura del carbonio dalla combustione di combustibili fossili, che nella migliore delle ipotesi sarebbe carbon neutral.
Il rapporto NAS ha stimato che BECCS potrebbe ottenere circa 4 GT all’anno di CDR a livello globale e 500 MT negli Stati Uniti per meno di $ 100 per tonnellata. Lo studio Roe ha messo il numero globale intorno a 2,5 GT se BECCS è in grado di sostituire ampiamente la produzione di energia da combustibili fossili. Ma finora il BECCS è stato implementato in un solo impianto , in parte perché bruciare la vegetazione è solo la metà dell’efficienza della combustione del carbone e perché la tecnologia di cattura del carbonio presenta un costo aggiuntivo, quindi le centrali elettriche a biomassa non la applicano .
La disponibilità della terra pone un’altra sfida per molte soluzioni CDR naturali. Per la bioenergia, raccogliere una quantità sufficiente di rifiuti organici è logisticamente difficile e dedicare terreni agricoli adeguati a colture da bruciare per produrre energia riduce la terra disponibile per coltivare colture per il cibo. Dedicare la terra all’imboschimento solleva lo stesso ostacolo.
La permanenza dello stoccaggio del carbonio pone un’altra sfida. Il carbonio catturato nei suoli attraverso pratiche agricole rigenerative può essere successivamente rilasciato nell’atmosfera se le pratiche agricole cambiano. Allo stesso modo, la CDR forestale può essere invertita se gli alberi vengono uccisi, ad esempio da incendi aggravati dal clima o da focolai di scolitidi. Gli scienziati del World Resources Institute hanno recentemente stimato che le foreste globali sono diminuite di 62 milioni di acri nel 2021, inclusi 9 milioni di acri di vecchie foreste tropicali che hanno rilasciato 2,5 GT di anidride carbonica, di cui circa il 17% è stato bruciato da incendi.
CDR tecnologico e oceanico
La cattura diretta dell’aria (DAC) basata sulla tecnologia può essere permanente in modo più affidabile se il carbonio viene immagazzinato in formazioni geologiche stabili. Il processo DAC generalmente prevede l’utilizzo di ventole per soffiare aria attraverso un filtro in grado di catturare il carbonio, ma è molto energivoro e attualmente costoso.
Climeworks ha l’unica macchina DAC commerciale esistente, in Islanda , dove cattura solo 4.000 tonnellate di anidride carbonica all’anno a un costo dichiarato di $ 600 per tonnellata. L’IPCC prevede che la cattura diretta dell’aria potrebbe raggiungere da 5 a 40 GT all’anno di CDR a livello globale, ma tale approccio deve affrontare ostacoli significativi come i costi attualmente elevati e la disponibilità di energia extra pulita per far funzionare le ventole.
Ci sono anche una serie di potenziali processi CDR oceanici. Ad esempio, la fertilizzazione con ferro potrebbe aumentare la crescita del fitoplancton, che assorbirebbe carbonio dall’atmosfera. L’allevamento di alghe su larga scala potrebbe raggiungere scopi simili. Ma l’efficacia CDR di questi metodi rimane incerta, così come gli impatti sugli ecosistemi marini locali. Un rapporto NAS del 2021 raccomanda ulteriori ricerche sulle soluzioni CDR oceaniche proposte.
L’analogia con la vasca da bagno
L’atmosfera terrestre può essere pensata come una vasca da bagno che sta per traboccare. La quantità di acqua che la vasca può contenere rappresenta il budget di carbonio target dell’accordo di Parigi. Il rubinetto rappresenta le emissioni umane e il CDR è lo scarico. Il livello dell’acqua è già così alto che per evitare danni da troppo pieno è necessario sia diminuire il flusso del rubinetto che aprire lo scarico il più rapidamente possibile. Nessuno dei due da solo può essere fatto abbastanza rapidamente per evitare il trabocco.
Le soluzioni CDR naturali potrebbero rimuovere in modo conveniente 10 GT di anidride carbonica all’anno a livello globale nei prossimi anni, il 10% dei quali potrebbe essere raggiunto dagli Stati Uniti, ma potrebbero raggiungere solo la metà di quei livelli considerati i vari vincoli pratici come la disponibilità di terra e la politica. Raggiungere un obiettivo CDR di circa 10 GT all’anno entro il 2050 richiederebbe quindi un sostanziale sviluppo di nuove tecniche CDR come la cattura diretta dell’aria, che è l’obiettivo del fondo della ricerca.
Ma i sostenitori hanno ragione ad avvertire che gli sforzi per il CDR non dovrebbero distrarre o distogliere risorse dalle azioni per ridurre le emissioni di gas serra. Il livello dell’acqua della vasca continuerà a salire fino a quando il rubinetto non verrà chiuso e in questo momento scorre a tutto volume.
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