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

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.

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.
2. 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.

3. 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%.
4. 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.

5. 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.
6. 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:

7. 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).
8. 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).