Di Mary Hoff
Klaus Lackner ha una foto del futuro nella sua mente, e sembra qualcosa di simile a questo: 100 milioni di scatole semirimorchio-size, ciascuna riempita con un tessuto beige configurato in quello che sembra tappeto shag per massimizzare la superficie. Ogni scatola attira l’aria come se stesse respirando. Come fa, il tessuto assorbe anidride carbonica, che rilascia successivamente in forma concentrata per essere trasformato in calcestruzzo o plastica o convogliato lontano sottoterra, annullando efficacemente la sua capacità di contribuire al cambiamento climatico.,
Anche se la tecnologia non è ancora operativa, è “sul punto di uscire dal laboratorio, quindi possiamo mostrare come funziona su piccola scala”, ha detto Lackner, direttore del Center for Negative Carbon Emissions presso l’Arizona State University., Una volta che ha tutti i nodi risolti, ha capito che, combinato, la rete di scatole potrebbe catturare forse 100 milioni di tonnellate metriche (110 milioni di tonnellate) di CO2 al giorno ad un costo di $30 per tonnellata—facendo un’ammaccatura distinguibile nel clima-interrompendo la sovrabbondanza di CO2 che si è accumulata nell’aria da quando gli umani hanno iniziato a bruciare combustibili fossili sul serio 150 anni fa.,
Lackner è una delle centinaia, se non migliaia, di scienziati in tutto il mondo che stanno lavorando su modi per rimuovere la CO2 dall’atmosfera, catturando il carbonio dall’atmosfera usando piante, rocce o reazioni chimiche ingegnerizzate e immagazzinandolo nel suolo, prodotti come cemento e plastica, rocce, serbatoi sotterranei o il mare blu profondo.
Alcune delle strategie—note collettivamente come tecnologie di rimozione dell’anidride carbonica o emissioni negative—sono solo scintillii negli occhi dei loro immaginari., Altri-schemi low-tech come piantare più foreste o lasciare residui di colture sul campo, o più configurazioni di “emissioni negative” ad alta tecnologia come l’impianto di combustibile a biomassa che cattura la CO2 che è andato online la scorsa primavera a Decatur, Illinois-sono già in corso. Il loro obiettivo comune: aiutarci a uscire dalla correzione del cambiamento climatico in cui ci siamo trovati.
“Non possiamo semplicemente decarbonizzare la nostra economia, o non raggiungeremo il nostro obiettivo di carbonio”, ha affermato Noah Deich, co-fondatore e direttore esecutivo del Center for Carbon Removal di Oakland, in California. “Dobbiamo andare oltre per ripulire il carbonio dall’atmosfera …, dobbiamo iniziare con urgenza se vogliamo avere a disposizione mercati reali e soluzioni reali che siano sicure ed economiche entro il 2030.”
Molti approcci
Praticamente tutti gli esperti di cambiamenti climatici concordano sul fatto che per evitare la catastrofe dobbiamo prima di tutto mettere tutto il possibile nella riduzione delle emissioni di CO2. Ma un numero crescente sta dicendo che non è abbastanza. Se vogliamo limitare il riscaldamento atmosferico a un livello al di sotto del quale i cambiamenti irreversibili diventano inevitabili, sostengono, avremo bisogno di rimuovere attivamente la CO2 dall’aria anche in quantità abbastanza pesanti.,
“È quasi impossibile che colpiamo 2°C, e ancor meno 1.5°C, senza una sorta di tecnologia delle emissioni negative”, ha detto Pete Smith, chair in plant and soil science presso l’Università di Aberdeen e uno dei leader mondiali nella mitigazione dei cambiamenti climatici.
In effetti, gli scienziati di tutto il mondo che hanno recentemente elaborato una “road map” per un futuro che ci dà buone probabilità di mantenere il riscaldamento al di sotto della soglia di 2 ºC si appoggiano fortemente sulla riduzione delle emissioni di carbonio eliminando completamente i combustibili fossili—ma richiedono anche che rimuoviamo attivamente CO2 dall’atmosfera., Il loro schema richiede il sequestro di 0,61 gigatoni metrici (un gigaton, abbreviato Gt, è un miliardo di tonnellate metriche o 0,67 miliardi di tonnellate) di CO2 all’anno entro il 2030, 5,51 entro il 2050 e 17,72 entro il 2100. Le emissioni di CO2 generate dall’uomo erano circa 40 Gt in 2015, secondo la National Oceanic and Atmospheric Administration.,
I rapporti appaiono periodicamente sottolineando che un approccio o un altro non lo taglierà: gli alberi possono immagazzinare carbonio, ma competono con l’agricoltura per la terra, il suolo non può immagazzinare abbastanza, macchine come quelle che Lackner immagina prendono troppa energia, non abbiamo l’ingegneria capito per lo stoccaggio sotterraneo.
È probabilmente vero che nessuna soluzione è la soluzione, tutti hanno pro e contro e molti hanno bug da risolvere prima di essere pronti per il prime time. Ma nella giusta combinazione, e con qualche seria ricerca e sviluppo, potrebbero fare una grande differenza., E, come ha recentemente sottolineato un team internazionale di scienziati del clima, prima è, meglio è, perché il compito di ridurre i gas serra diventerà più grande e più scoraggiante più a lungo ritarderemo.
Smith suggerisce di dividere i molti approcci in due categorie: strategie “senza rimpianti” relativamente a bassa tecnologia pronte ad andare, come il rimboschimento e il miglioramento delle pratiche agricole, e opzioni avanzate che richiedono una ricerca e uno sviluppo sostanziali per diventare vitali. Quindi, suggerisce, distribuire il primo e lavorare su quest’ultimo., Egli sostiene anche per ridurre al minimo gli aspetti negativi e massimizzare i benefici abbinando con attenzione il giusto approccio con la giusta posizione.
“Probabilmente ci sono buoni modi e cattivi modi di fare tutto”, ha detto Smith. “Penso che abbiamo bisogno di trovare i buoni modi di fare queste cose.”
Anche Deich supporta il perseguimento simultaneo di più opzioni. “Non vogliamo una tecnologia, vogliamo molte soluzioni complementari in un portafoglio più ampio che si aggiorna spesso man mano che emergono nuove informazioni sulle soluzioni.,”
Con questo in mente, ecco una rapida occhiata ad alcuni dei principali approcci presi in considerazione, tra cui una proiezione ballpark basata sulle attuali conoscenze del potenziale di stoccaggio di CO2 distillato da una varietà di fonti—compresi i risultati preliminari di uno studio dell’Università del Michigan che dovrebbe essere pubblicato entro la fine dell’anno—così come riassunti di vantaggi, svantaggi, maturità, incertezze e pensieri sulle circostanze in cui ciascuno potrebbe essere applicato al meglio.,
Imboschimento e riforestazione
Paga il biglietto d’ingresso, percorri una strada tortuosa attraverso il Sequoia National Park in California, percorri mezzo miglio attraverso i boschi e ti ritroverai ai piedi del generale Sherman, l’albero più grande del mondo. Con circa 52.500 piedi cubi (1.487 metri cubi) di legno nel suo tronco, il colosso ha più di 1.400 tonnellate (1.500 tonnellate) di CO2 intrappolate nel suo solo tronco.
Sebbene le sue dimensioni siano chiaramente eccezionali, il Generale dà un’idea del potenziale degli alberi di aspirare CO2 dall’aria e conservarla in legno, corteccia, foglia e radice., In effetti, il gruppo intergovernativo sui cambiamenti climatici ha stimato che un singolo ettaro (2,5 acri) di foresta può occupare da qualche parte tra 1,5 e 30 tonnellate metriche (1,6 e 33 tonnellate) di CO2 all’anno, a seconda del tipo di alberi, quanti anni hanno, il clima e così via.
Attualmente le foreste di tutto il mondo sequestrano circa 2 Gt di CO2 all’anno. Gli sforzi concertati per piantare alberi in nuovi luoghi (rimboschimento) e ripiantare la superficie deforestata (riforestazione) potrebbero aumentare questo di un gigaton o più, a seconda delle specie, dei modelli di crescita, dell’economia, della politica e di altre variabili., Le pratiche di gestione forestale che enfatizzano lo stoccaggio del carbonio e la modificazione genetica di alberi e altre piante forestali per migliorare la loro capacità di assorbire e immagazzinare carbonio potrebbero spingere questi numeri più in alto.
Un altro modo per aiutare a migliorare la capacità degli alberi di immagazzinare carbonio è quello di produrre prodotti di lunga durata da loro-edifici in legno, libri e così via. L’utilizzo di legno ricco di carbonio per la costruzione, ad esempio, potrebbe estendere la capacità di stoccaggio degli alberi oltre i confini delle foreste, con lo stoccaggio del legno e l’imboschimento che si combinano per un potenziale 1.,3-14 Gt CO2 all’anno possibile, secondo Il Climate Institute, un’organizzazione di ricerca con sede in Australia.
. com/holgs
Carbon Farming
La maggior parte dell’agricoltura è destinata a produrre qualcosa che viene raccolto dalla terra. L’agricoltura del carbonio è l’opposto. Utilizza le piante per intrappolare la CO2, quindi utilizza strategicamente pratiche come ridurre la lavorazione, piantare colture a radice più lunga e incorporare materiali organici nel terreno per incoraggiare il carbonio intrappolato a muoversi e rimanere nel terreno.
“Attualmente, molti terreni agricoli, orticoli, forestali e da giardino sono una fonte netta di carbonio., Cioè, questi terreni stanno perdendo più carbonio di quello che stanno sequestrando”, ha osservato Christine Jones, fondatrice dell’associazione no-profit australiana Amazing Carbon. “Il potenziale per invertire il movimento netto di CO2 nell’atmosfera attraverso una migliore gestione delle piante e del suolo è immenso. In effetti, gestire la copertura vegetativa in modi che aumentano la capacità del suolo di sequestrare e immagazzinare grandi volumi di carbonio atmosferico in una forma stabile offre una soluzione pratica e quasi immediata ad alcune delle questioni più difficili attualmente affrontate dall’umanità.,”
La capacità di stoccaggio del carbonio del suolo potrebbe aumentare ulteriormente se le iniziative di ricerca dell’Advanced Research Projects Agency-Energy, un’agenzia governativa statunitense che fornisce supporto alla ricerca per tecnologie energetiche innovative, e altre volte a migliorare la capacità delle colture di trasferire carbonio al suolo avessero successo. E, sottolinea Eric Toensmeier, autore della Carbon Farming Solution, la capacità dei terreni agricoli di immagazzinare carbonio può essere notevolmente aumentata includendo anche gli alberi nell’equazione.,
“Generalmente si tratta di pratiche che incorporano alberi che hanno più carbonio —spesso da due a 10 volte più carbonio per ettaro, il che è un grosso problema”, ha detto Toensmeier.
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Altra vegetazione
Sebbene le foreste e i terreni agricoli abbiano attirato maggiormente l’attenzione, anche altri tipi di vegetazione—praterie, vegetazione costiera, torbiere—assorbono e immagazzinano CO2, e gli sforzi per migliorare la loro capacità di farlo potrebbero contribuire alla causa dello stoccaggio del carbonio in tutto il mondo.,
Le piante costiere, come le mangrovie, le alghe e la vegetazione che abitano le paludi salmastre delle maree, eccellono nel sequestrare CO2 nella vegetazione—significativamente più per area rispetto alle foreste terrestri, secondo Meredith Muth, responsabile del programma internazionale con la National Oceanic and Atmospheric Administration.
“Questi sono ecosistemi incredibilmente ricchi di carbonio”, ha dichiarato Emily Pidgeon, Conservation International Senior director of strategic marine initiatives., Questo perché il terreno povero di ossigeno in cui crescono inibisce il rilascio di CO2 nell’atmosfera, quindi piuttosto che tornare in bicicletta nell’atmosfera, il carbonio si accumula semplicemente strato dopo strato nel corso dei secoli. Con mangrovie sequestrando circa 1.400 tonnellate metriche (1.500 tonnellate) per ettaro (2. 5 acri); saline, 900 tonnellate metriche (1.000 tonnellate); e seagrass, 400 tonnellate metriche (400 tonnellate), ripristinando la vegetazione costiera perduta ed estendendo gli habitat costieri ha il potenziale per sequestrare carbonio sostanziale., E i ricercatori stanno osservando strategie come la riduzione dell’inquinamento e la gestione del disturbo dei sedimenti per far sì che questi ecosistemi assorbano ancora più CO2.
E, ha aggiunto Pidgeon, tale vegetazione fornisce un doppio beneficio climatico perché aiuta anche a proteggere le coste dall’erosione poiché il riscaldamento causa l’innalzamento del livello del mare.
“È l’ecosistema del cambiamento climatico perfetto, specialmente in alcuni dei luoghi più vulnerabili”, ha detto. “Fornisce protezione contro le tempeste, controllo dell’erosione, mantiene la pesca locale. In termini di cambiamento climatico, è immensamente prezioso, sia che si parli di mitigazione o adattamento.,”
. com/MorganLeeAlain
Bioenergy& Bury
Oltre a sfruttare la capacità della vegetazione di immagazzinare CO2 in parti di piante e suolo, gli esseri umani possono migliorare il sequestro togliendo le piante di carbonio assorbite in altri modi. Una centrale elettrica da million 208 milioni che ha iniziato a funzionare all’inizio di quest’anno nel cuore dell’Illinois farm country è un esempio tangibile di questo approccio e di ciò che è attualmente ampiamente visto come la strategia basata sulla tecnologia più promettente per rimuovere grandi quantità di carbonio dall’aria: bioenergy carbon capture and storage, o BECCS.,
BECCS inizia generalmente con la conversione della biomassa in una fonte di energia utilizzabile come combustibile liquido o elettricità. Ma poi ci vuole il concetto di un passo avanti chiave. Invece di inviare la CO2 rilasciata durante il processo nell’aria, come fanno le strutture convenzionali, la cattura e la concentra, quindi la intrappola in materiale come cemento o plastica o—come nel caso dell’impianto di Decatur—la inietta in formazioni rocciose che intrappolano il carbonio molto al di sotto della superficie terrestre.
Una strategia correlata propone di utilizzare piante oceaniche come alghe invece di piante terrestri., Ciò ridurrebbe la necessità di competere con la produzione alimentare e la conservazione dell’habitat terrestre per la terra. Questa opzione non è stata esplorata tanto quanto i BECCS terrestri, tuttavia, quindi il numero di incognite è ancora più alto.
Sul lato dello storage delle cose, molte delle tecnologie proposte sono ancora in fase di concept o sviluppo iniziale. Ma se sviluppato correttamente, l’approccio ha “potenzialmente avuto un impatto piuttosto significativo”, ha detto il professor Pete Smith dell’Università di Aberdeen.,
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Biochar
Un altro modo per migliorare la capacità delle piante di immagazzinare carbonio è quello di bruciare in parte materiali come la barra di registrazione o i rifiuti delle colture per creare una sostanza ricca di carbonio e lenta da decomporre nota come biochar, che può quindi essere sepolta o diffusa sui terreni agricoli. Biochar è stato utilizzato per secoli per arricchire il suolo per l’agricoltura, ma di recente è stato attirando maggiore attenzione per la sua capacità di sequestrare carbonio—come dimostra il fatto che tre dei 10 finalisti in un Earth 25 milioni di Terra Sfida lanciata da Virgin nel 2007 toccare questo approccio.,
Oregon Department of Forestry
Fertilizzare l’Oceano
Le piante e gli organismi simili alle piante che vivono nell’oceano assorbono quantità incommensurabili di CO2 ogni anno, la loro capacità di farlo è limitata solo dalla disponibilità di ferro, azoto e altri nutrienti di cui hanno bisogno per crescere e moltiplicarsi. Quindi i ricercatori stanno esaminando strategie per fertilizzare l’oceano o portare nutrienti dalle profondità alla capacità delle piante hyperdrive di intrappolare e immagazzinare carbonio.,
Una decina di anni fa, le aziende hanno iniziato a formarsi per fare proprio questo, con il piano di raccogliere ricompense dal mercato globale del carbonio che verrà presto stabilito. Tali piani sono rimasti in gran parte sul tavolo da disegno, ostacolati da notevoli incertezze su come stabilire un prezzo per il carbonio, preoccupazioni per perturbare la pesca e gli ecosistemi oceanici più in generale, e l’elevato fabbisogno energetico e costi che sarebbero probabilmente coinvolti. Inoltre, non abbiamo un quadro chiaro di quanto del carbonio intrappolato rimarrebbe effettivamente nell’oceano piuttosto che rientrare nell’atmosfera.,
Creative Commons
Rock Solutions
La CO2 viene naturalmente rimossa dall’atmosfera ogni giorno attraverso reazioni tra acqua piovana e rocce. Alcuni scienziati del clima propongono di migliorare questo processo-e quindi aumentare la rimozione di CO2 dall’atmosfera—attraverso misure artificiali come schiacciare le rocce ed esporle alla CO2 in una camera di reazione o diffonderle su vaste aree di terra o oceano, aumentando la superficie su cui possono verificarsi le reazioni.,
Come attualmente immaginato, le strategie per migliorare lo stoccaggio del carbonio reagendo CO2 con le rocce sono costose e ad alta intensità energetica a causa della necessità di trasportare e trattare grandi quantità di materiale pesante. Alcuni richiedono anche un uso estensivo del suolo e quindi hanno il potenziale per competere con altre esigenze come la produzione alimentare e la protezione della biodiversità. I ricercatori stanno cercando modi per utilizzare i rifiuti di miniera e altrimenti affinare la strategia per ridurre i costi e aumentare l’efficienza.
.,com/Dushlik
Direct Air Capture and Storage
I contenitori per il sequestro del carbonio della Lackner dell’Arizona State University, insieme ad altri progetti come l’impianto di cattura del carbonio appena aperto di Climeworks in Svizzera, rappresentano una delle tecnologie di cattura e stoccaggio dei gas serra più discusse oggi proposte. Noto come cattura e stoccaggio diretto dell’aria, questo approccio utilizza sostanze chimiche o solidi per catturare il gas dall’aria sottile, quindi, come nel caso di BECCS, lo immagazzina per il lungo raggio sottoterra o in materiali di lunga durata.,
Già utilizzato nei sottomarini sotto la superficie dell’oceano e nei veicoli spaziali molto al di sopra di esso, la cattura diretta dell’aria può teoricamente rimuovere la CO2 dall’aria mille volte in modo più efficiente rispetto alle piante, secondo Lackner.
La tecnologia, tuttavia, è embrionale. E poiché richiede spennare molecole di CO2 da tutto il resto nell’aria, è un enorme maiale di energia. Il rovescio della medaglia, questo approccio ha il grande vantaggio di essere dispiegabile ovunque sul pianeta.
Ari Daniel per il mondo di PRI
Dove da qui?,
Se qualcosa è chiaro da questo riassunto, sono queste due cose: In primo luogo, c’è un sacco di potenziale per aumentare gli sforzi per ridurre le emissioni di CO2 con strategie per aumentare la rimozione di CO2 dall’atmosfera. In secondo luogo, c’è molto lavoro da fare prima di essere in grado di farlo a una scala significativa e in un modo che non solo chiude il divario di carbonio, ma protegge anche l’ambiente e soddisfa i bisogni umani più immediati.,
“Sulla base della tecnologia attuale, non esiste davvero una combinazione di tecnologie di emissioni negative attualmente disponibili che sarebbero impiegabili su scala sufficiente per aiutare a raggiungere l’obiettivo inferiore a-2 °C senza impatti veramente significativi”, ha affermato Peter Frumhoff, direttore della scienza e della politica e chief scientist con l’Unione degli scienziati interessati. “In linea di principio possiamo implementare tecnologie di emissioni negative, ma non abbiamo la comprensione o le politiche per farlo su una scala sufficiente.,”
Con la necessità di fare qualcosa che diventa sempre più urgente, i ricercatori stanno iniziando a dare un’occhiata più da vicino i pro, i contro e il potenziale delle varie opportunità e mettere insieme programmi di ricerca per far avanzare i più promettenti nei posti giusti al momento giusto. A maggio 2017, un gruppo di studio dell’Accademia Nazionale delle Scienze ha iniziato a tenere una serie di sessioni strategiche per identificare le priorità di ricerca per andare avanti.,
“il Nostro compito di questo comitato è di raccomandare un programma di ricerca per risolvere molti di questi problemi, per portare il costo basso, per portare l’efficienza del programma, per superare le barriere per scale-up e l’attuazione e la gestione e, soprattutto, di verifica e di monitoraggio”, presidente del gruppo Stefano Pacala, professore di ecologia e biologia evolutiva con la Princeton University, ha detto in un video che descrive l’iniziativa.
Detto questo, è importante ricordare che la tecnologia potrebbe non essere il fattore limitante a lungo termine.,
“Non penso che sia una sfida tecnica”, ha detto Deich. “Penso che sia la volontà di pagare e la volontà di ottenere regolamenti chiari, coerenti ed equi attorno a queste soluzioni.”In altre parole, ottenere lo stoccaggio del carbonio attivo e funzionante alla fine significa creare mercati e / o politiche che lo premino tenendo conto anche delle dimensioni sociali e ambientali. “Non è necessariamente, ‘Possono queste cose arrivare a scala? C’e ‘qualcuno che e’ disposto a pagare per farli scalare?,”
Il modo più ovvio per farlo sarebbe quello di apporre un prezzo al carbonio, che si tradurrebbe in un beneficio finanziario per toglierlo.
Alla fine lo stoccaggio del carbonio non è economico, ammette Smith—ma, sottolinea, nemmeno il cambiamento climatico.
Il modo in cui Lackner lo mette è questo: stiamo viaggiando ad alta velocità giù per una montagna in una macchina che arriva fino a un tornante, e non è tanto una questione di colpire il guard rail quanto se possiamo rallentare abbastanza, in modo che quando lo facciamo rimbalziamo piuttosto che catapultarci nel dimenticatoio.,
“Non posso garantire che funzionerà”, ha detto dei suoi dispositivi di cattura della CO2. “Sono un ottimista, ma probabilmente non posso garantirlo. Il fatto che potrebbe non funzionare, la possibilità che potrebbe non funzionare, non è di per sé una scusa per non provare. Se non lo facciamo funzionare, sono molto sicuro che ci troveremo in tempi molto duri.”
Ripubblicato con il permesso del nostro media associate Ensia.