Dalla rivoluzione industriale, gli esseri umani hanno emesso più di 2.000 gigatoni di anidride carbonica nell’atmosfera. (Un gigaton è un miliardo di tonnellate metriche.)
Questa coperta addensante di gas serra che intrappolano il calore provoca il riscaldamento globale che sperimentiamo oggi. Se non cambia nulla, gli impatti climatici come gli incendi boschivi, le ondate di calore soffocanti e l’aumento dannoso del livello del mare continueranno solo ad intensificarsi.,
L’imperativo per combattere il cambiamento climatico è quello di ridurre rapidamente le emissioni, ad esempio aumentando l’energia rinnovabile, aumentando l’efficienza energetica, bloccando la deforestazione e frenando i super inquinanti come gli idrofluorocarburi (HFC). L’ultima scienza del clima ci dice, tuttavia, che questi sforzi da soli non sono sufficienti per prevenire pericolosi cambiamenti climatici.
Per mantenere l’aumento della temperatura globale a meno di 1,5-2 gradi C (2,7-3.,6 gradi F), che secondo gli scienziati è necessario per prevenire i peggiori impatti dei cambiamenti climatici, avremo bisogno non solo di ridurre le emissioni, ma anche di rimuovere e immagazzinare del carbonio dall’atmosfera.
In effetti, la maggior parte degli scenari del modello climatico mostrano che dovremo rimuovere miliardi di tonnellate metriche di anidride carbonica ogni anno entro il 2050, aumentando al contempo la riduzione delle emissioni.
La rimozione del carbonio può assumere numerose forme, dalle nuove tecnologie alle pratiche di gestione del territorio. La grande domanda è se questi approcci possono fornire la rimozione del carbonio alla scala necessaria nei prossimi decenni.,
Nota: Questo è uno scenario teorico che mostra il ruolo della rimozione del carbonio nel portare le emissioni a zero netto entro la metà del secolo in linea con la limitazione del riscaldamento globale a 1,5°C sopra i livelli preindustriali. Presuppone la mitigazione simultanea di gas CO2 e non CO2, come il metano. Riduzioni più rapide e/o più profonde delle emissioni potrebbero ridurre il ruolo della rimozione del carbonio; riduzioni più lente e/o più deboli delle emissioni aumenterebbero la necessità di rimozione del carbonio.
Ogni approccio di rimozione del carbonio affronta sfide e limitazioni., La serie di documenti di lavoro di WRI esplora le possibilità e le sfide dell’utilizzo della rimozione del carbonio per combattere i cambiamenti climatici e raccomanda una serie prioritaria di azioni politiche federali statunitensi per accelerarne lo sviluppo e l’implementazione.
Ecco sei opzioni per rimuovere il carbonio dall’atmosfera:
1) Foreste
La fotosintesi rimuove naturalmente l’anidride carbonica — e gli alberi sono particolarmente bravi a immagazzinare il carbonio rimosso dall’atmosfera dalla fotosintesi., Espandere, ripristinare e gestire le foreste per incoraggiare un maggiore assorbimento di carbonio può sfruttare il potere della fotosintesi, convertendo l’anidride carbonica nell’aria in carbonio immagazzinato nel legno e nei terreni.
WRI stima che il potenziale di rimozione del carbonio dalle foreste e dagli alberi al di fuori delle foreste nei soli Stati Uniti sia più di mezzo gigaton all’anno, equivalente a tutte le emissioni annuali del settore agricolo statunitense., Questi approcci per rimuovere la CO2 attraverso le foreste possono essere relativamente economici rispetto ad altre opzioni di rimozione del carbonio (generalmente meno di $50 per tonnellata metrica) e produrre acqua e aria più pulite nel processo.
Una sfida importante è garantire che l’espansione delle foreste in un’area non vada a scapito delle foreste da qualche altra parte. Ad esempio, il rimboschimento dei terreni agricoli ridurrebbe l’offerta di cibo. Ciò potrebbe richiedere la conversione di altre foreste in terreni agricoli, a meno che i miglioramenti nella produttività agricola non possano colmare il divario., Allo stesso modo, non raccogliere legname da una foresta può comportare la raccolta eccessiva in un’altra. Queste dinamiche rendono particolarmente importante il ripristino e la gestione delle foreste esistenti e l’aggiunta di alberi a terreni ecologicamente appropriati al di fuori dei terreni agricoli.
2) Le aziende agricole
I terreni immagazzinano naturalmente carbonio, ma i terreni agricoli presentano un grande deficit a causa dell’uso intensivo. Poiché i terreni agricoli sono così espansivi-più di 900 milioni di acri solo negli Stati Uniti-anche piccoli aumenti del carbonio del suolo per acro potrebbero essere di impatto.,
Costruire il carbonio del suolo è buono anche per agricoltori e allevatori, in quanto può aumentare la salute del suolo e le rese delle colture. L’integrazione degli alberi nelle aziende agricole può anche rimuovere il carbonio fornendo altri benefici, come l’ombra e il foraggio per il bestiame.
Aumentare il carbonio del suolo può avvantaggiare agricoltori e allevatori oltre a rimuovere il carbonio dall’atmosfera. Foto di James Baltz / Unsplash
Ci sono molti modi per aumentare il carbonio nei terreni., Piantare colture di copertura quando i campi sono altrimenti nudi può estendere la fotosintesi durante tutto l’anno, sequestrando circa mezzo tonnellata di CO2 per acro all’anno. L’utilizzo di compost può migliorare le rese durante la conservazione del contenuto di carbonio del compost nel terreno. Gli scienziati stanno anche sviluppando colture con radici più profonde, rendendole più resistenti alla siccità mentre depositano più carbonio nel terreno.
Gestire il suolo per il carbonio su larga scala, tuttavia, è una proposta complicata., I sistemi naturali sono intrinsecamente variabili e ciò rende una vera sfida prevedere, misurare e monitorare i benefici a lungo termine del carbonio di una determinata pratica su un dato acro.
L’efficacia di alcune pratiche è anche oggetto di un continuo dibattito scientifico. Inoltre, il cambiamento delle condizioni o delle pratiche di gestione di anno in anno potrebbe cancellare i guadagni precedenti. E poiché molti terreni agricoli sarebbero necessari per rimuovere una quantità significativa di carbonio, i governi e i sistemi di mercato avrebbero bisogno di creare le giuste condizioni per i proprietari terrieri per immagazzinare più carbonio.,
3) Bio-energia con cattura e stoccaggio del carbonio (BECCS)
La bio-energia con cattura e stoccaggio del carbonio (BECCS) è un altro modo per utilizzare la fotosintesi per combattere il cambiamento climatico. Tuttavia, è molto più complicato di piantare alberi o gestire i terreni — e non sempre funziona per il clima.
BECCS è il processo di utilizzo della biomassa per l’energia nei settori industriale, energetico o dei trasporti; catturare le sue emissioni prima che vengano rilasciate nell’atmosfera; e quindi immagazzinare quel carbonio catturato sottoterra o in prodotti a lunga durata come il calcestruzzo., Se BECCS fa crescere più biomassa di quanto farebbe altrimenti, o immagazzina più carbonio invece di rilasciarlo nell’atmosfera, può fornire una rimozione netta del carbonio.
Ma non è sempre semplice determinare se tali condizioni sono soddisfatte. Inoltre, se BECCS si affida alle colture bioenergetiche, potrebbe spostare la produzione alimentare o gli ecosistemi naturali, cancellando i benefici climatici e esacerbando l’insicurezza alimentare e la perdita dell’ecosistema.
Alcune forme di BECCS convertirebbero rifiuti come residui agricoli o rifiuti in carburante., Queste materie prime possono essere la chiave per il futuro di BECCS, dal momento che non richiederebbero un uso del suolo dedicato. Anche allora, la contabilità deve essere giusta—e ci sono molti modi per sbagliare — per BECCS per fornire i benefici climatici attesi.
4) Cattura diretta dell’aria
La cattura diretta dell’aria è il processo di lavaggio chimico dell’anidride carbonica direttamente dall’aria ambiente e quindi di stoccaggio sotterraneo o in prodotti a lunga durata., Questa nuova tecnologia è simile alla tecnologia di cattura e stoccaggio del carbonio utilizzata per catturare le emissioni da fonti come centrali elettriche e impianti industriali. La differenza è che la cattura diretta dell’aria rimuove il carbonio in eccesso direttamente dall’atmosfera, invece di catturarlo alla fonte.
È relativamente semplice misurare e tenere conto dei benefici climatici della cattura diretta dell’aria e la sua potenziale scala di distribuzione è enorme. Ma la tecnologia rimane costosa e ad alta intensità energetica., Spesso è difficile definire i costi per le nuove tecnologie di cattura diretta dell’aria, ma uno studio del 2018 stima che costerebbe circa 9 94-$232 per tonnellata metrica. Le stime precedenti erano più alte.
La cattura diretta dell’aria richiede anche notevoli input di calore e potenza: il lavaggio di 1 gigaton di anidride carbonica dall’aria potrebbe richiedere quasi il 10% del consumo totale di energia di oggi. La tecnologia di cattura diretta dell’aria dovrebbe anche essere alimentata da fonti di energia a basso o zero carbonio per ottenere la rimozione netta del carbonio.,
Investire nello sviluppo tecnologico e nell’esperienza di implementazione, insieme ai continui progressi nella diffusione di energia pulita a basso costo, potrebbe far avanzare le prospettive di cattura diretta dell’aria su larga scala.
Diverse aziende hanno già sviluppato sistemi di cattura diretta dell’aria, nonostante la quasi assenza di spesa pubblica per la ricerca e lo sviluppo per la tecnologia per molti anni., Alla fine del 2019, tuttavia, il Congresso si è appropriato di million 60 milioni per le tecnologie di rimozione del carbonio, tra cui almeno million 35 milioni per la cattura diretta dell’aria, un passo importante verso il livello di investimento necessario per aumentare gli sforzi di sviluppo.
La linea di fondo è che direct air capture è ancora una nuova tecnologia e, mentre mostra un enorme potenziale per il ridimensionamento, questi sistemi sono i primi del loro genere e hanno bisogno di sostegno pubblico per avanzare.
5) Mineralizzazione del carbonio
Alcuni minerali reagiscono naturalmente con la CO2, trasformando il carbonio da un gas in un solido., Il processo è comunemente indicato come mineralizzazione del carbonio o invecchiamento migliorato, e naturalmente avviene molto lentamente, per centinaia o migliaia di anni.
Ma gli scienziati stanno scoprendo come accelerare il processo di mineralizzazione del carbonio, specialmente aumentando l’esposizione di questi minerali alla CO2 nell’aria o nell’oceano., Ciò potrebbe significare pompare acqua di sorgente alcalina dal sottosuolo alla superficie dove i minerali possono reagire con l’aria; spostare l’aria attraverso grandi depositi di sterili minerari — rocce rimaste dalle operazioni minerarie — che contengono la giusta composizione minerale; frantumare o sviluppare enzimi che masticano depositi minerali per aumentare la loro superficie; e trovare modi per resistere a determinati sottoprodotti industriali, come ceneri volanti, polvere di forno o scorie di ferro e acciaio.,
La mineralizzazione del carbonio può anche essere utilizzata come un modo per immagazzinare CO2 iniettando in tipi di roccia adatti dove reagisce per formare un carbonato solido. Inoltre, alcune applicazioni potrebbero sostituire i metodi di produzione convenzionali per prodotti come il calcestruzzo, che viene utilizzato su una scala di miliardi di tonnellate a livello globale.
Gli scienziati hanno dimostrato che la mineralizzazione del carbonio è possibile e una manciata di start-up stanno già sviluppando materiali da costruzione basati sulla mineralizzazione, ma c’è più lavoro da fare per mappare applicazioni convenienti e prudenti per la distribuzione in scala.,
6) Concetti basati sull’oceano
Sono stati proposti diversi concetti di rimozione del carbonio basati sull’oceano per sfruttare la capacità dell’oceano di immagazzinare carbonio e identificare approcci che vanno oltre le sole applicazioni terrestri. Tuttavia, quasi tutti sono nelle prime fasi di sviluppo e necessitano di ulteriori ricerche, e in alcuni casi di test pilota, per capire se sono appropriati per gli investimenti, dato il potenziale impatto ecologico, sociale e di governance.
Ogni approccio mira ad accelerare i cicli naturali del carbonio nell’oceano., Potrebbero includere sfruttando la fotosintesi nelle piante costiere, alghe o fitoplancton; l’aggiunta di alcuni minerali per aumentare lo stoccaggio di bicarbonato disciolto; o l’esecuzione di una corrente elettrica attraverso l’acqua di mare per aiutare a estrarre CO2.
Alcune opzioni di rimozione del carbonio a base di oceano potrebbero anche fornire co-benefici. Ad esempio, la coltivazione costiera di carbonio blu e alghe potrebbe rimuovere il carbonio sostenendo anche il ripristino dell’ecosistema e l’aggiunta di minerali per aiutare il carbonio dell’oceano potrebbe anche ridurre l’acidificazione degli oceani., Tuttavia, molto è ancora sconosciuto circa il più ampio impatto ecologico di questi approcci e ulteriori ricerche sono necessarie per comprendere meglio i rischi potenziali prima di questi approcci sono perseguiti a qualsiasi scala.
Nel breve termine, le alghe coltivate possono essere utilizzate anche per prodotti come cibo, carburante e fertilizzanti, che potrebbero non comportare la rimozione del carbonio, ma potrebbero ridurre le emissioni rispetto alla produzione convenzionale e fornire un ritorno economico che supporta la crescita del settore.,
L’oceano potrebbe offrire potenziali opzioni di rimozione del carbonio, come la coltivazione di alghe marine, che potrebbero anche avere benefici ecologici. Foto del National Parks Service
Dati i potenziali impatti ecologici, sociali e di governance degli approcci proposti, ulteriori ricerche potrebbero iniziare a chiarire le incertezze e informare dove e quando i concetti di rimozione dell’anidride carbonica basati sull’oceano dovrebbero essere ridimensionati.,
Il futuro della rimozione del carbonio
L’analisi di WRI ha dimostrato che la strategia più economica e più a basso rischio per sviluppare la capacità di rimozione del carbonio comporta lo sviluppo e l’implementazione di una varietà di approcci in tandem.
Ogni approccio di rimozione del carbonio offre promesse e sfide, ma catturare e immagazzinare CO2 già nell’aria deve essere parte della nostra strategia sui cambiamenti climatici negli Stati Uniti e in tutto il mondo per evitare pericolosi livelli di riscaldamento globale.,
È tempo di iniziare a investire in tutto il portafoglio di approcci di rimozione del carbonio-in ricerca, sviluppo, dimostrazione, implementazione in fase iniziale e condizioni abilitanti—in modo che diventino opzioni praticabili alla scala necessaria nei prossimi decenni.
Scopri di più sull’analisi e le raccomandazioni sulla rimozione del carbonio di WRI leggendo la nostra serie di ricerche CarbonShot.
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