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Home » Issue 20 » Nessuna speranza per i cambiamenti climatici? Introduzione ai cunei di stabilizzazione

Nessuna speranza per i cambiamenti climatici? Introduzione ai cunei di stabilizzazione

Tradotto da Francesca Iannuzzi

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Immagine gentilmente concessa da Kellermeister / pixelio.de

Come possiamo gestire i cambiamente climatici? Tramite attività e tecnologie già esistenti, come ci spiegano Dudley Shallcross e Tim Harrison.

Gli studenti e l’opinione pubblica, in generale, tendono a mostrarsi molto fatalisti riguardo all’argomento dei cambiamenti climatici: se la catastrofe globale è inevitabile, che senso ha starne a discutere? Ma non c’è motivo di disperare così: esistono modi di gestire la presenza della più importante sostanza responsabile per i cambiamenti climatici, ovvero l’anidride carbonica, o diossido di carbonio (CO2). In questo articolo descriviamo le idee di due affermati scienziati del clima (espresse nei lavori: Pacala & Socolow, 2004; Socolow & Pacala, 2006) per stabilizzare l’emissione di anidride carbonica tramite tecnologie già esistenti. Suggeriremo poi qualche idea su come sviluppare questo argomento a scuola.

La sfida

La Figura 1 (sotto) mostra come l’emissione di anidride carbonica sia aumentata negli ultimi 50 anni e quali siano le previsioni per il futuro (basate principalmente sulla crescita della popolazione). L’emissione è quantificata come la massa di carbonio emessa sotto forma di CO2. Se non agiamo, è previsto che l’emissione annuale di carbonio raddoppi per il 2055 e raggiunga la quantità di 14 miliardi di tonnellate (GtC; 1 Gt = 109 t).

Questo significa che il livello di anidride carbonica nell’atmosfera sarà il triplo di quello osservato prima che la rivoluzione industriale prendesse piede. Sono 30 milioni di anni che il nostro pianeta non vede livelli così alti (circa 850 ppm) di CO2 Si teme che, come conseguenza, la temperatura media possa salire di 1-5 °C.

Tutto questo è inevitabile? Pacala e Socolow credono di no. Il loro suggerimento è che si cerchi di mantenere le emissioni di carbonio al loro attuale livello di 7 GtC all'anno. Poiché nessun singolo metodo può portare a questo obiettivo, Pacala e Socolow hanno ideato i cunei di stabilizzazione.

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Figura 1: livelli di emissione di carbonio nel passato, presente e futuro (in base ad uno studio del 2005). Cliccare sull’immagine per ingrandirla
Figura adattata dal lavoro di Pacala e Socolow
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Figura 2: Come i cunei di stabilizzazione potrebbero mantenere le emissioni ai livelli attuali. Cliccare sull’immagine per ingrandirla
Figura adattata dal lavoro di Pacala e Socolow

Un cuneo rappresenta una attività o tecnologia che riduce le emissioni di carbonio in atmosfera; la riduzione parte da zero oggi e aumenta linearmente fino a che, fra 50 anni, giunga a rappresentare una riduzione nelle emissioni previste di 1 GtC all'anno. Graficamente, come mostrato in Figura 2, questa riduzione ha proprio la forma di un cuneo.

Nel corso di 50 anni, il totale complessivo di un cuneo è dunque una riduzione, nelle emissioni previste, di 25 GtC. Una combinazione di sette cunei realizzerebbe lo scopo di Pacala e Socolow: emissioni annuali di 7 Gtc nel 2055, invece delle previste 14.

Poiché il modello assume come anno iniziale il 2005, ci sono ora meno di 50 anni per raggiungere la riduzione desiderata, ma i concetti rimangono altrettanto validi.

Come potremmo realizzare un cuneo?

  1. Auto più efficienti. È previsto che nel 2055 ci saranno 2 miliardi (2 x 109) di automobili in circolazione, quattro volte il numero attuale. Se percorressero in media 16000 km all'anno (come oggi), ma consumassero 4.7 litri di carburante ogni 100 km invece degli attuali 9.4 litri, questo porterebbe al risparmio di un cuneo di emissioni.
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Immagine gentilmente concessa da sassi / pixelio.de
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Immagine gentilmente concessa da Wendell; fonte dell'immagine: Flickr
  1. Ridotto uso delle auto: da qui al 2055, assumendo 2 miliardi di auto e nessun miglioramento nell'efficienza, un cuneo potrebbe essere risparmiato se la distanza percorsa ogni anno venisse dimezzata, da 16000 a 8000 km.

Entrambe queste opzioni potrebbero portare al risparmio di più di un cuneo se il numero di auto in uso nel 2055 fosse minore di quanto previsto. Per esempio, un maggiore uso delle telecomunicazioni (come la teleconferenza e il telelavoro) e dei mezzi di trasporto pubblici ridurrebbe il numero di auto in circolazione.

  1. Edifici più efficienti: molti risparmi possono essere ottenuti in questo modo. Per esempio, la sostituzione di tutte le lampadine a incandescenza del mondo con compatte lampadine fluorescenti porterebbe al risparmio di un quarto di cuneo di emissioni. Riduzioni ancora maggiori sono possibili nel riscaldamento e condizionamento. Per ottenere un intero cuneo, avremmo bisogno di ridurre le emissioni dovute agli edifici del 25%.
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Immagine gentilmente concessa da designritter / pixelio.de
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Immagine gentilmente concessa da Timo Newton-Syms; fonte dell'immagine: Flickr
  1. Centrali elettriche più efficienti: le centrali al carbone lavorano attualmente al 32% di efficienza e sono responsabili di circa il 25% di tutte le emissioni di CO2. Il miglioramento dell'efficienza delle centrali dal 32% al 60%, per esempio tramite celle a combustibile o migliori turbine, farebbe risparmiare mezzo cuneo, anche se la quantità di energia ottenuta dal carbone rimanesse invariata.

  1. Decarbonizzazione di elettricità e carburanti: per esempio, le emissioni di carbonio per unità di elettricità da centrali elettriche a gas naturale sono la metà di quelle delle centrali a carbone. Si potrebbe risparmiare un cuneo se, nel 2055, 1400 GW prodotti attualmente tramite carbone venissero prodotti tramite gas naturale.

  2. Aumento dell'uso di sorgenti energetiche rinnovabili e non fossili, includendo la fissione nucleare, l'eolico, il fotovoltaico e i biocarburanti.

  • Un cuneo di eolico richiederebbe un parco eolico con un'area complessiva della dimensione della Germania.

  • Un cuneo di fotovoltaico richiederebbe uno spiegamento di pannelli fotovoltaici con un'area complessiva circa 12 volte quella dell'area metropolitana di Londra, UK.

  • Un cuneo di biocarburanti di prima generazione richiederebbe la coltivazione di un'area delle dimensioni dell'India con colture a biocarburante.

Tutte queste opzioni sono basate sulle tecnologie esistenti e dunque alcune potrebbero portare a risparmi ancora maggiori con l’avanzamento tecnologico. Ci sono, inoltre, modi per risparmiare cunei che non richiedono tecnologia moderna, bensì preservazione:

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Immagine gentilmente concessa da Paul-Georg Meister / pixelio.de
  1. Deforestazione: eliminare la deforestazione delle foreste primarie tropicali nei prossimi 50 anni porterebbe al risparmio di mezzo cuneo. Un ulteriore mezzo cuneo verrebbe risparmiato se 250 milioni di ettari di terreno nelle zone tropicali venissero riforestati, o ,in alternativa, 400 milioni di ettari di terreno nelle zone temperate, nei prossimi 50 anni (attualmente le aree delle foreste tropicali e temperate sono di 1500 e 700 milioni di ettari, rispettivamente).

  2. Gestione del suolo: la conversione di foreste o praterie naturali in terreni a coltivazione area il suolo tramite l'annuale coltivazione, accelerando la decomposizione del carbonio ivi immagazzinato e il suo rilascio nell'atmosfera. Si crede che, storicamente, 55 GtC (pari a due cunei) siano stati rilasciati in questa maniera. Attualmente, di un totale mondiale di 1600 milioni di ettari coltivati, solo 110 milioni praticano la cosiddetta "agricoltura conservativa", nella quale l'integrità del suolo non viene alterata. Esempi di agricoltura conservativa includono il controllo dell'erosione del terreno, la piantumazione di apposite colture allo scopo di mantenere o aumentare la fertilità del terreno e l'impianto dei semi senza aratura. L'agricoltura conservativa, se applicata all'intera coltivazione mondiale, potrebbe comportare un risparmio stimato tra mezzo cuneo e un cuneo intero.

Anche un maggiore vegetarianismo ed il conseguente ridotto livello di allevamento di carni ridurrebbero le emissioni di CO2 (e di metano).

Attività scolastiche

Le emissioni di carbonio e le misure intraprese per ridurle avranno un grande impatto sulla vita dei giovani, più che sui loro insegnanti o sugli autori dell’articolo; di conseguenza, questo è un importante argomento da discutere nelle classi, con attività individuali o a gruppi.

  • Scegliete un’iniziativa o una tecnologia volta al contenimento dell’emissione di carbonio e create un poster, o una presentazione, in modo da introdurla e spiegarla al resto della classe.

  • Cercate di scoprire come potrebbero essere salvati i sette cunei. Che soluzioni utilizzereste? Che conseguenze avrebbero per le persone?

  • Se solo tre iniziative potessero essere intraprese per limitare l’emissione di carbonio, quali scegliereste? E perchè?

  • Uno dei metodi proposti è quello di impedire l’utilizzo dell’auto a persone sotto i 24 anni. Discutetene i vantaggi e gli svantaggi.

  • Identificate gli effetti che le varie tecnologie proposte avrebbero sull’ecosistema.

  • Quali soluzioni potrebbero essere introdotte per diminuire le emissioni di carbonio a scuola e a casa? Analizzate i costi delle varie alternative per fornire energia alla vostra scuola (per esempio: elettricità, gas naturale, butano, propano, olio combustibile) e i risparmi che verrebbero introdotti dall’uso di energie alternative.

  • Sarebbe giusto richiedere gli stessi sforzi per la riduzione delle emissioni di carbonio a tutti i paesi? I paesi in via di sviluppo dovrebbero essere trattati diversamente da quelli più avanzati?

  • Cosa pensate del concetto dei cunei di stabilizzazione? E’ sufficiente mantenere le emissioni di carbonio fisse al loro livello attuale fino al 2055 o abbiamo bisogno di ridurle ulteriormente? Sarebbe possibile farlo? E se sì, come?

  • Scrivete un saggio di 250 parole ai vostri genitori, spiegando perchè la riduzione dell’emissione di carbonio sia necessaria e ciò che loro potrebbero fare a riguardo.

Riferimenti bibliografici

Pacala S, Socolow R (2004) Stabilization wedges: solving the climate problem for the next 50 years with current technologies. Science 305(5686): 968-972. doi: 10.1126/science.1100103

Socolow RH, Pacala SW (2006) A plan to keep carbon in check. Scientific American September 2006: 28-35. www.scientificamerican.com/article.cfm?id=a-plan-to-keep-carbon-in

Fonti sul web

w1 – Per ulteriori dettagli sullo studio di Stephen Pacala e Robert Socolow, esplorate il sito web della Carbon Mitigation Initiative all’Università di Princeton: http://cmi.princeton.edu

In particolare, un gioco da tavola gratuito e materiale di supporto possono essere scaricati qui: http://cmi.princeton.edu/wedges

Fonti

Il sito web della rivista Scientific American offre una pagina dal titolo ‘The World’s 10 Largest Renewable Energy Projects’. Guardate il sito www.scientificamerican.com oppure usate il link diretto: http://tinyurl.com/3qr2mpc

Per ulteriori informazioni sui cunei di stabilizzazione e su come introdurli nella vostra vita quotidiana, leggete:

Biello B (2007) 10 solutions for climate change: ten possibilities for staving off catastrophic climate change. Scientific American. See www.scientificamerican.com or use the direct link: http://tinyurl.com/3p9h22r

Calcolate il vostro contributo all’emissione di carbonio sul sito web The Nature Conservancy: www.nature.org/greenliving/carboncalculator

oppure su Conservation International: www.conservation.org/act/live_green/carboncalc

Per un’introduzione al diossido di carbonio adatta ai bambini delle elementari, guardate:

Rau M (2011) Fizzy fun: CO2 in primary school science. Science in School 20: 24-29. www.scienceinschool.org/2011/issue20/co2

Scoprite di più sull’utilizzo sostenibile dell’energia e su come insegnarlo:

Haubold B (2011) Review of Sustainable Energy – without the hot air. Science in School 20. www.scienceinschool.org/2011/issue20/sustain

Potrebbero interessarvi anche altri articoli che Science in School ha dedicato all’argomento, tra cui diversi a cura degli stessi autori. Guardate: www.scienceinschool.org/climatechange

Per vedere la serie di articoli a sfondo energetico a cura di Science in School: www.scienceinschool.org/energy


Recensione

La produzione di diossido di carbonio dovuta all’attività umana e i cambiamenti climatici sono argomenti fondamentali di tanti studi scientifici in Europa e nel resto del mondo. L’importanza di questo articolo sta nell’introduzione di un nuovo approccio, ispirato dalla Carbon Mitigation Initiative all’Università di Princeton, USAw1. Gli insegnanti possono spiegare ai proprio studenti il concetto di cunei di stabilizzazione, modi per ridurre l’emissione di anidride carbonica con le tecnologie disponibili, con l’aiuto delle attività proposte o dei giochi da tavola. Può anche motivare gli studenti e le loro famiglie a risparmiare energia e ridurre la produzione di diossido di carbonio nella vita quotidiana.

Questo articolo potrebbe essere utilizzato per affrontare diversi argomenti: effetto serra e cambiamenti climatici, chimica atmosferica, risorse naturali, produzione e gestione di energia, ecologia, cittadinanza attiva e molti altri. I collegamenti con così tanti argomenti rende questo articolo un buon punto di partenza per attività interdisciplinari.

Giulia Realdon, Italia


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Raccomandazioni della recensente: Fisica, Chimica, Scienze della Terra, Biologia, Istruzione ambientale, Studi sociali
Età 10-19

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