Impegnati ad affrontare il grave inquinamento atmosferico del paese, La Cina sta tentando di passare dal carbone al gas naturale e sta valutando una varietà di fonti, comprese le opzioni di gas domestico e importato, nonché la creazione del proprio gas sintetico dal carbone.

Un team di ricercatori guidati dall'Università di Princeton ha studiato gli impatti ambientali della transizione dal carbone al gas naturale in Cina, esplorando le implicazioni sulla qualità dell'aria, mitigazione del carbonio, e stress idrico entro il 2020.

Le scoperte, pubblicato in Sostenibilità della natura , avvertire che l'uso di gas naturale sintetico a base di carbone, conosciuto con l'acronimo "SNG, " aumenterebbe le emissioni di carbonio e la domanda di acqua, soprattutto nelle regioni della Cina che hanno già elevate emissioni di carbonio pro capite e scarsità d'acqua.

Nel complesso i ricercatori scoprono che il passaggio dal carbone ad altri tipi di gas naturale produce aria, carbonio, e acqua co-benefici quando perdite di metano, un potente gas serra, è ben controllato. Però, ci sono compromessi quando si tratta di gradi di miglioramento della qualità dell'aria e della scarsità d'acqua, a seconda del settore in cui il gas naturale viene utilizzato per sostituire il carbone e dove avviene tale sostituzione.

Il documento è tra i primi ad analizzare le interazioni tra qualità dell'aria, emissioni di carbonio, e l'uso dell'acqua sia nella produzione che nel consumo di energia. Il documento evidenzia la necessità di un sistema integrato, approccio strategico nel rimodellamento dei sistemi energetici.

"Valutare la qualità dell'aria, emissioni di carbonio, e gli impatti della scarsità d'acqua a livello locale, regionale, e a livello globale è fondamentale per catturare potenziali co-benefici evitando conseguenze indesiderate, " ha detto il primo autore dello studio Yue Qin, che ha condotto la ricerca come dottorando alla Princeton University. Ora è una borsista post-dottorato presso l'Università della California, Irvine.

"Anche se si discute molto sulla necessità di una transizione verso l'approvvigionamento di energia pulita, in quale settore viene utilizzata l'energia pulita e cosa sta sostituendo è fondamentale anche nel determinare la qualità dell'aria, carbonio, e co-benefici dell'acqua, " ha detto la ricercatrice principale dello studio Denise L. Mauzerall, professore di ingegneria civile e ambientale e affari pubblici e internazionali presso la Woodrow Wilson School of Public and International Affairs e la School of Applied Science and Engineering della Princeton University. "Mentre il documento si concentra sulla Cina, le sue conclusioni generali sono ampiamente applicabili."

I coautori dello studio includevano Wei Peng, che ha condotto la ricerca all'Università di Princeton ed è ora all'Università di Harvard; Lena Ho?glund-Isaksson, Edward Byers, e Fabian Wagner, tutti dall'Istituto Internazionale per l'Analisi dei Sistemi Applicati; e Kuishuang Feng, con sede presso l'Università del Maryland.

I ricercatori si sono proposti di analizzare la relazione tra l'industria energetica e i suoi effetti sulla qualità dell'aria, carbonio, e acqua. Questi problemi ambientali sono spesso affrontati individualmente, ma il settore energetico colpisce ciascuna di queste aree in modi distinti e le politiche energetiche possono portare benefici o svantaggi.

La Cina è diventata il caso di studio a causa dei suoi piani per ridurre la sua dipendenza dal carbone e dalla transizione, in parte, al gas naturale per migliorare la qualità dell'aria. Gli autori erano interessati alle più ampie implicazioni ambientali di questa mossa, che ha implicazioni globali per lo sviluppo sostenibile.

Oggi, La Cina rappresenta più della metà del consumo mondiale di carbone. Il gas naturale, il combustibile fossile più pulito, rappresenta solo il 6% del consumo di energia primaria della Cina, contro una media globale di circa il 16%. La media globale è in costante aumento di circa il 15% ogni anno dal 2000.

Per comprendere gli impatti ambientali di un passaggio dal carbone al gas naturale, i ricercatori hanno combinato un'analisi del ciclo di vita della produzione/utilizzo dell'energia, che traccia la vita di un prodotto dall'inizio alla fine, con una valutazione di impatto ambientale integrata.

Per ciascuna delle sei principali fonti di gas, hanno esaminato gli impatti della sostituzione del carbone con una quantità fissa di gas naturale aggiuntivo sui conseguenti miglioramenti della qualità dell'aria, mitigazione del carbonio, e lo stress idrico in tutta la Cina.

Le fonti di gas sono state scelte sulla base dei piani governativi e industriali per il 2020 e includevano gas convenzionale, gas naturale sintetico, gas di scisto, gas naturale liquefatto importato, importato gas dalla Russia orientale, e importato gas dall'Asia centrale.

I ricercatori hanno identificato aria, carbonio, e l'acqua come loro "obiettivi ambientali" a causa dell'interesse globale e nazionale in queste aree. Anche, l'esame simultaneo di queste tre aree potrebbe aiutare ad evitare gravi, conseguenze ambientali indesiderate.

I ricercatori hanno scoperto che, ad eccezione del gas naturale sintetico a base di carbone, sostituire il carbone con il gas naturale ha generalmente benefici per la qualità dell'aria, mitigazione del carbonio, e stress idrico.

A seconda del tipo di fonte di gas e di come verrà utilizzata, il passaggio dal carbone alle fonti di gas (diverse dal gas naturale sintetico) porta a sostanziali riduzioni delle emissioni di CO2 e del consumo di acqua. Si possono osservare riduzioni di 60-120 milioni di tonnellate di CO2, che è equivalente al totale nazionale delle emissioni di CO2 nelle Filippine. In termini di acqua, riduzioni da 20 a 60 milioni di metri cubi sono possibili sostituendo 30 miliardi di metri cubi di gas al carbone.

Ma il gas naturale sintetico a base di carbone è un'altra storia. Il gas naturale sintetico aumenta le emissioni di carbonio e il consumo di acqua nelle province nordoccidentali della Cina, che già soffrono di elevate emissioni di carbonio pro capite e grave scarsità d'acqua.

"È importante che poiché le regioni ad alto inquinamento atmosferico non si sovrappongono con le regioni ad alto stress idrico, e la sostituzione in diversi settori comportano diversi livelli di qualità dell'aria e impatti sull'acqua, ci sono compromessi nell'entità della qualità dell'aria e dei miglioramenti dell'acqua, " disse Qin.

Globale, la fonte di gas influisce sulla qualità dell'aria, carbonio, e acqua in modi diversi a seconda di come viene utilizzata.

"I nostri risultati mostrano perché è fondamentale comprendere le sinergie e i compromessi aria-carbonio-acqua sottostanti in modo che la Cina, così come altri paesi in via di sviluppo, possono progettare adeguatamente percorsi di transizione verso l'energia pulita in base alle loro priorità ambientali locali, " disse Qin.

"Lo sviluppo di nuovi sistemi energetici offre l'opportunità di ridurre simultaneamente molteplici impatti ambientali, compreso l'inquinamento atmosferico domestico, scarsità d'acqua locale, e il cambiamento climatico globale, " Disse Mauzerall. "Alla fine, sarà necessaria una transizione completa dai combustibili a base di carbonio per affrontare il cambiamento climatico. In altre ricerche abbiamo scoperto che l'energia rinnovabile fornisce i maggiori co-benefici per la qualità dell'aria, mitigazione del carbonio, e riduzione del consumo di acqua di qualsiasi fonte energetica nota."

La carta, "Sinergie e compromessi qualità dell'aria-carbonio-acqua nell'industria cinese del gas naturale, " apparso per la prima volta online il 14 settembre in Sostenibilità della natura .