L'atmosfera può essere paragonata a una vasca da bagno che può essere riempita fino all'orlo solo se si vuole limitare il riscaldamento globale a un certo livello. Potremmo creare un altro piccolo flusso in uscita con emissioni negative. Però, non c'è modo di chiudere il rubinetto. Credito:M. May/HZB
Se CO 2 le emissioni non diminuiscono abbastanza velocemente, poi CO 2 dovranno essere rimossi dall'atmosfera per limitare il riscaldamento globale. Non solo la piantumazione di nuove foreste e biomassa potrebbe contribuire a questo, ma anche nuove tecnologie per la fotosintesi artificiale. I fisici hanno stimato quanta superficie richiederebbero tali soluzioni. Sebbene la fotosintesi artificiale possa legare la CO 2 più efficiente del modello naturale, sono necessari enormi investimenti nella ricerca per potenziare la tecnologia.
Dopo diversi anni durante i quali le emissioni globali hanno ristagnato, sono aumentati leggermente nel 2017 e nel 2018. Anche la Germania ha chiaramente mancato i suoi obiettivi climatici. Per mantenere il riscaldamento globale al di sotto dei 2 gradi Celsius, solo circa 1100 gigatonnellate di CO 2 potrebbe essere rilasciato nell'atmosfera entro il 2050. E per limitare il riscaldamento globale a 1,5 gradi, solo poco meno di 400 gigatonnellate di CO 2 possono essere emessi in tutto il mondo. Entro il 2050, le emissioni dovranno scendere a zero. Attualmente però, 42 gigatonnellate di CO 2 vengono aggiunti ogni anno.
Quasi tutti i vari scenari richiedono "emissioni negative"
Il Gruppo intergovernativo di esperti sui cambiamenti climatici (IPCC) ha simulato numericamente vari scenari. Solo nello scenario più ottimistico l'obiettivo climatico può ancora essere raggiunto:e questo attraverso misure immediate e drastiche in tutti i settori (trasporti, agricoltura, costruzione, energia, eccetera.).
Negli scenari meno ottimistici, la comunità globale dovrà adottare misure aggiuntive a partire dal 2030 o al più tardi entro il 2050:dovremo attuare “emissioni negative” rimuovendo grandi quantità di CO 2 dall'atmosfera e immagazzinarli in modo permanente al fine di bilanciare il bilancio del carbonio. Un esempio di emissioni negative è la forestazione su larga scala:le foreste legano CO 2 in legno purché non venga poi utilizzato come combustibile. ma CO 2 potrebbe anche essere rimosso dall'atmosfera e legato usando la fotosintesi artificiale.
I fisici hanno ora calcolato come potrebbe funzionare. Il Dr. Matthias May dell'HZB Institute for Solar Fuels è un esperto di fotosintesi artificiale. La dott.ssa Kira Rehfeld è un fisico ambientale presso l'Università di Heidelberg che studia il clima e la variabilità ambientale.
Fotosintesi naturale:una superficie grande quanto l'Europa dovrebbe essere rimboschita
In uno scenario mediano, almeno 10 gigatonnellate di CO 2 all'anno dovrebbe essere rimosso dall'atmosfera a partire dal 2050 per bilanciare il bilancio climatico del carbonio. Forestazione e coltivazione di biomasse per ridurre la CO 2 competere per le stesse aree necessarie per l'agricoltura, però. Con solo più biomassa, è quindi difficile raggiungere questa scala, per la fotosintesi naturale non è un processo particolarmente efficiente. Le foglie sono in grado di utilizzare un massimo del due per cento della luce per convertire la CO 2 e acqua in nuovi composti chimici. I due fisici sostengono che per legare 10 gigatonnellate di CO 2 all'anno nella foresta, circa 10 milioni di chilometri quadrati delle aree fertili della Terra dovrebbero essere piantati con nuove foreste. Corrisponde all'area dell'Europa continentale...fino agli Urali!.
Con la fotosintesi artificiale, un'area delle dimensioni dello Stato di Brandeburgo potrebbe essere sufficiente
I sistemi di materiali attualmente oggetto di ricerca per la fotosintesi artificiale potrebbero legare la CO 2 con efficienza notevolmente maggiore. Già oggi, su scala di laboratorio, i sistemi fotoelettrochimici realizzati con materiali semiconduttori e ossidi possono utilizzare circa il 19% della luce per scindere l'acqua, Per esempio, e quindi realizzare parte del processo di fotosintesi. Però, il sistema materiale previsto da May e Rehfeld non riguarda la produzione di idrogeno con la luce solare, ma invece di legare la CO 2 molecole e trasformandole in composti chimici stabili. "Però, questo è un problema relativamente simile dal punto di vista della chimica fisica", dice maggio.
Il presupposto, però, è che entro il 2050 sarà possibile sviluppare su larga scala, moduli durevoli che utilizzano l'energia solare per convertire la CO . atmosferica 2 in altri composti. L'area richiesta per questa soluzione può essere calcolata. Supponendo un'efficienza del 19% e del 50% di perdite di sistema, circa 30, 000 chilometri quadrati di moduli possono essere sufficienti per estrarre 10 gigatonnellate di CO 2 dall'atmosfera ogni anno. Ciò corrisponde all'area approssimativa dello Stato federale tedesco del Brandeburgo.
"Questo tipo di moduli potrebbe essere collocato in regioni non agricole, nei deserti, Per esempio. A differenza delle piante, richiedono pochissima acqua per funzionare, e la loro efficienza non ne risente se esposti a intense radiazioni solari, " spiega May. La CO . estratta 2 potrebbe essere convertito in acido formico, alcol o ossalato e combinati con altri composti (come il cloruro di calcio) per formare minerali solidi che possono essere immagazzinati o addirittura utilizzati sotto forma di plastica come materiale da costruzione.
Concentrarsi sullo sviluppo, non sui miracoli
Anche se May e Rehfeld sono convinti che tali soluzioni dovrebbero essere considerate più da vicino, mettono in guardia contro l'affidarsi a miracoli tecnici. Questo perché tali sistemi funzionano ancora solo su scala più piccola, sono costose, e non stabile a lungo termine. Cambiare questo richiede grandi investimenti in ricerca e sviluppo.
"Potrebbe essere possibile sviluppare tali moduli, ma anche se poi potessimo costruirli, stimiamo che la conversione costerà almeno 65 euro per tonnellata di CO 2 . L'estrazione di 10 gigatonnellate di CO 2 si traduce così in costi di 650 miliardi di euro ogni anno. Inoltre, le emissioni negative possono essere solo l'ultima risorsa per rallentare i drammatici sviluppi climatici. La cosa migliore ora sarebbe ridurre drasticamente le emissioni immediatamente, sarebbe più sicuro e molto più economico, "dice maggio.
