Molti scenari climatici futuri suggeriscono che saranno necessarie emissioni negative per limitare il riscaldamento globale. I ricercatori stanno ora studiando quanto sia fattibile.

In Islanda, una macchina aspira l'anidride carbonica dall'atmosfera giorno e notte. La sua missione è quella di miscelare il gas con l'acqua, quindi pomparlo sottoterra dove si trasformerà in pietra dopo pochi anni.

Tali macchine sono ora interessanti dal momento che le emissioni globali di gas serra sono ancora troppo elevate per poter fare affidamento solo sulla loro riduzione. Per evitare gravi impatti ambientali, molto probabilmente avremo anche bisogno di emissioni negative per rimuovere alcuni di questi gas dall'atmosfera e conservarli in un luogo permanente.

"Gli scenari per la mitigazione del cambiamento climatico mostrano spesso che avremo bisogno di una quantità significativa di emissioni negative entro la fine del secolo per essere in grado di limitare il riscaldamento a 1,5 gradi C o 2 gradi C", ha affermato la dott.ssa Kati Koponen, scienziato senior presso il Centro di ricerca tecnica VTT della Finlandia a Espoo.

Per produrre emissioni negative saranno necessarie nuove soluzioni e pratiche, sia tecnologiche che non tecnologiche. Soluzioni basate sulla natura, come piantare più alberi o ripristinare le torbiere, che catturano e immagazzinano CO₂ e sono conosciuti e utilizzati da molto tempo, sono oggetto di studio per un più ampio impiego nella mitigazione, compreso un monitoraggio e una quantificazione più solidi delle loro prestazioni.

Esistono anche diverse potenziali tecnologie, ma la maggior parte è ancora agli inizi. La cattura diretta dell'aria, ad esempio, che è la tecnologia utilizzata in Islanda, utilizza processi chimici per estrarre l'anidride carbonica (CO₂ ) dall'atmosfera prima che venga immagazzinata sottoterra.

Tuttavia, i vantaggi e i compromessi sono ancora confusi. "La sfida è comprendere il potenziale realistico di queste tecnologie (e pratiche)", ha avvertito il dottor Koponen. "Non vogliamo creare emissioni negative creando altri impatti indesiderati da qualche altra parte."

Preparare il terreno per le tecnologie a emissioni negative

La dott.ssa Koponen ei suoi colleghi stanno valutando il potenziale effettivo di diverse soluzioni di emissioni negative in Europa e altrove, attraverso il progetto NEGEM. Prenderanno in considerazione i relativi aspetti economici, ambientali e sociali, per comprendere meglio quali quadri normativi saranno necessari per implementare queste soluzioni.

Alcune soluzioni potrebbero semplicemente non essere convenienti, mentre altre potrebbero avere un impatto sull'ambiente consumando troppa acqua, energia o terra. Ci sono anche questioni sociali da considerare:per esempio, i residenti accetteranno di avere CO₂ immagazzinati nel terreno vicino alle loro case? "Questa combinazione [di discipline] è ciò che è speciale in questo progetto", ha affermato il dottor Koponen.

Finora, il team NEGEM ha utilizzato modelli per studiare in che modo le diverse soluzioni di emissioni negative influiscono sull'ambiente e sul loro costo durante l'intero ciclo di vita. Hanno esaminato un'ampia gamma di indicatori ambientali, come l'esaurimento delle risorse naturali come l'acqua o le materie prime e il cambiamento dell'uso del suolo, insieme agli impatti dei cambiamenti climatici che sarebbero evitati.

In un lavoro recente, hanno studiato le strategie basate sulla terraferma, in contrasto con quelle utilizzate negli oceani o nei contesti industriali. Il team ha scoperto che nei casi studiati piantare alberi era il modo più efficiente per rimuovere la CO₂ dall'atmosfera. Tuttavia, la disponibilità della terra è un problema qui:la terra è necessaria per vari scopi come coltivare cibo o produrre legno per produrre prodotti. Inoltre, le foreste sono vulnerabili a disturbi come incendi e parassiti, che influenzerebbero la durata della CO₂ può essere memorizzato lì. Saranno necessari nuovi tipi di politiche per affrontare questi problemi, che è un altro aspetto su cui il progetto sta attualmente studiando.

I risultati del NEGEM dovrebbero aiutare a informare le politiche dell'UE per mantenere il riscaldamento globale ben al di sotto dei 2 gradi C, come delineato nell'accordo di Parigi del 2015. Secondo il dott. Koponen, i loro risultati dovrebbero fornire una valutazione più realistica del potenziale delle diverse tecnologie e pratiche in materia di emissioni negative, che dovrebbero aiutare l'UE a fissare obiettivi raggiungibili.

Soluzioni basate sulla natura

Le emissioni di gas serra e le strategie a terra per rimuoverle sono state incluse negli inventari nazionali per 30 anni. Il potenziamento di tali pozzi può anche essere incluso come misura di mitigazione nei contributi determinati a livello nazionale (NDC) nell'ambito dell'accordo di Parigi.

In questo contesto, i ricercatori del progetto LANDMARC stanno cercando di cogliere il potenziale effettivo delle attività che aumenteranno l'assorbimento di gas serra o ridurranno le emissioni dalla terra. Eise Spijker, ricercatore presso il centro di conoscenza JIN Climate and Sustainability di Groningen, Paesi Bassi, e i suoi colleghi stanno esplorando come queste soluzioni, molte delle quali basate sulla natura, potrebbero essere applicate in contesti agricoli o forestali.

"La cosa difficile, soprattutto con le opzioni basate sulla natura, è la sfida dello stoccaggio permanente del carbonio", ha affermato Spijker. "Una volta inviato il carbonio agli ecosistemi, questi rimangono in una certa misura nel ciclo naturale del carbonio, ma non sai davvero quanto viene immagazzinato e per quanto tempo."

Osservazione dall'alto e dal basso

Le tecniche di monitoraggio possono aiutare a valutare la quantità di CO₂ potrebbero essere catturati dall'atmosfera e immagazzinati nel suolo e nelle piante. Uno degli obiettivi del progetto è quindi quello di incorporare diversi tipi di osservazioni nei modelli, per rappresentare in modo più realistico il potenziale delle soluzioni di rimozione delle emissioni.

"Utilizziamo i dati provenienti da una combinazione di tecniche di osservazione della Terra, tra cui il telerilevamento (come i satelliti) e anche misurazioni sotterranee (come il campionamento del suolo) per misurare la quantità di carbonio immagazzinato", ha affermato la dott.ssa Jenny Lieu, coordinatrice del progetto professore assistente presso la Delft University of Technology nei Paesi Bassi.

LANDMARC sta conducendo 16 casi di studio in tutto il mondo, in cui verranno monitorate diverse attività come l'agroforestazione in Spagna e la produzione di riso più sostenibile in Nepal, per vedere come sequestrano il carbonio. Il team prevede di sperimentare diverse combinazioni di tecniche di monitoraggio. I dati satellitari verranno raccolti e analizzati con algoritmi sviluppati, ad esempio.

Uno strumento per misurare l'impatto netto sul clima sul terreno

Uno dei risultati del progetto sarà uno strumento di mappatura del carbonio, potenzialmente disponibile anche come app telefonica, in grado di quantificare e monitorare l'impatto delle diverse attività di rimozione del carbonio a terra sulle emissioni di gas serra. Utilizzerà osservazioni sia dall'alto, utilizzando satelliti e droni, sia da terra, come il campionamento del suolo.

"Miriamo a combinare diversi strumenti specializzati di osservazione della Terra in uno strumento di monitoraggio a basso costo e di facile utilizzo che consideri un'ampia gamma di utenti finali", ha affermato il dott. Lieu. Ciò significa che i governi o i gestori dell'uso del suolo, ad esempio, saranno in grado di inserire dati specifici del sito sul suolo e la vegetazione sui loro terreni e ottenere una stima affidabile del suo impatto climatico netto.

CO su larga scala₂ rimozione

Il potenziale delle attività con emissioni negative di rallentare il riscaldamento globale dipende anche dal fatto che saranno pronte per l'uso su scala industriale nei prossimi decenni. Molti scenari climatici si basano su questa premessa, ma ci sono preoccupazioni su quanto ciò sarà fattibile. Le soluzioni tecnologiche sono ancora nelle fasi iniziali al momento, ha affermato il dott. Bas van Ruijven, ricercatore e capogruppo presso l'Istituto internazionale per l'analisi dei sistemi applicati (IIASA) a Laxenburg, in Austria.

Il Dr. van Ruijven ei suoi colleghi stanno quindi valutando i problemi di fattibilità per diversi scenari climatici, nell'ambito del progetto ENGAGE. Ad esempio, valuteranno il contributo delle attività di rimozione dei gas serra. Il team svilupperà anche nuovi scenari di mitigazione del clima. "Le tecnologie a emissioni negative svolgono un ruolo importante in quella parte del progetto", ha sottolineato il dott. van Ruijven.

Finora, il team ha confrontato due diversi scenari di decarbonizzazione. Il primo mira a limitare il riscaldamento al di sotto dei 2 gradi C entro il 2100. In questo caso, l'obiettivo di temperatura può essere superato nella prima metà del secolo, ma le emissioni negative sarebbero essenziali in seguito per riportare le temperature globali.

Nel secondo scenario, l'obiettivo è semplicemente quello di non superare i 2 gradi di riscaldamento, più in linea con l'accordo di Parigi. Le attività di rimozione del carbonio svolgerebbero un ruolo nel ridurre le emissioni più rapidamente a breve termine. A lungo termine, sarebbero principalmente necessari per contrastare le emissioni residue di determinati settori come l'aviazione o l'industria, dove è difficile eliminare completamente le emissioni.

Prima è meglio:rimandare l'azione avrà ripercussioni

In un lavoro recente, il team ha utilizzato modelli per studiare come ciascuno di questi scenari avrebbe un impatto sull'uso del suolo in futuro per comprendere meglio le conseguenze sociali e ambientali. Hanno preso in considerazione diversi fattori:proiezioni economiche e crescita della popolazione, insieme al loro successivo impatto sull'uso di energia e sulle emissioni di gas serra.

Il dott. van Ruijven e i suoi colleghi hanno scoperto che gli scenari di mitigazione incentrati sugli scenari di fine secolo, in cui le temperature potevano superare temporaneamente il riscaldamento di 2 gradi C, hanno avuto conseguenze importanti per l'uso del suolo dopo il 2050. La carenza di cibo e acqua per l'irrigazione sarebbe probabilmente, così come l'aumento dei prezzi del cibo. "È un grande appello per ulteriori sforzi a breve termine per ridurre le emissioni più rapidamente", ha affermato il dott. van Ruijven. "Altrimenti costringerai le generazioni future a utilizzare le tecnologie a emissioni negative su scala più ampia."

Saranno inoltre necessarie politiche aggiuntive durante la transizione verso emissioni nette zero per compensare il suo impatto sociale. I sussidi alimentari possono essere necessari per aiutare le persone con redditi più bassi, ad esempio, se i prezzi del cibo aumentano.

"Il nostro lavoro dimostra che l'implementazione di nuove tecnologie per CO₂ la rimozione, tuttavia, sarà indispensabile per raggiungere gli obiettivi dell'accordo di Parigi sia negli approcci a breve che a lungo termine, ha osservato il dott. van Ruijven. "Si spera che la nostra ricerca ispirerà i governi a stimolare il loro sviluppo".