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Cosa è la geoingegneria solare? E perché non è la soluzione alla crisi climatica

Spesso si può sentire parlare di “geoingegneria” come metodo realistico per controllare il clima della Terra e per risolvere così, quasi magicamente, la crisi climatica che stiamo vivendo. La geoingegneria in realtà altro non è che quell’ampio insieme di metodi e tecnologie che possono aiutarci a combattere alcuni effetti del cambio climatico a scala globale o locale.

Un nuovo studio

Uno dei motivi per cui la geoingegneria riceve in questi ultimi anni tanta attenzione è la controversa idea che possiamo efficacemente combattere tali effetti senza per questo dover ridurre a zero le emissioni di gas serra, ma possiamo ottenere lo stesso risultato tramite l’utilizzo di metodi innovativi per raffreddare il pianeta o addirittura per catturare il carbonio atmosferico nel suolo o nel mare. Purtroppo, un nuovo studio mostra ancora una volta i limiti di questi progetti di geoingegneria. Tapio Schneider, autorevolissimo scienziato del Caltech di Pasadena che si occupa di convezione e nuvole, ha pubblicato con due colleghi il passato lunedì 16 novembre su PNAS un importante studio che ancora una volta discute e dimostra come particolari problemi dovuti al cambiamento climatico non possono essere risolti nemmeno tramite le più moderne tecniche geoingegneristiche.

Figura 1: Dati riportati dalla Royal Society sull’efficacia e la sicurezza di diverse soluzioni geoingegneristiche proposte. Gli Aerosol stratosferici hanno secondo questo studio della Royal Society un punteggio di efficacia nella riduzione della temperatura relativamente alto (4 su 5), ma una sicurezza relativamente bassa (2 su 6). La grandezza dei circoli indica l’accessibilità dei diversi metodi: a cerchi più grandi corrispondono costi più bassi, a cerchi piccoli, costi più alti.

La geoingegneria solare

Uno dei metodi ideati per frenare l’aumento della temperatura è infatti la cosiddetta “geoingegneria solare”, che propone di ridurre la radiazione solare incidente sulla superficie terrestre. Nonostante i molti dubbi a riguardo, è un tema di ricerca ancora molto caldo, basti pensare che nel dicembre 2019 il governo degli Stati Uniti ha promesso investimenti pari a 4 milioni di dollari alla NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration) per condurre studi relativi alla geoingegneria in stratosfera. Per ridurre la radiazione solare in atmosfera sono stati proposti molti metodi: un concetto proposto in passato era quello di costruire giganteschi specchi orbitanti per ridurre la radiazione solare prima che questa raggiungesse la Terra.

Già nel 2012 Hauke Schmidt del Max Planck Institute of Meteorology di Amburgo e colleghi pubblicarono uno studio che dimostrava come questi specchi se utilizzati avrebbero potuto causare siccità incontrollate in tutto il continente americano, oltre a una generale riduzione della precipitazione a livello globale.

Un prezzo esorbitante

Il tutto al “modico” costo di circa 10.000$ per kg di materiale utilizzato nella costruzione e nel posizionamento degli specchi in orbita. Nello studio di Schneider è invece discusso un metodo forse meno spettacolare di giganteschi specchi orbitanti, ma che nelle menti dei suoi promotori è potenzialmente altrettanto efficace. Si parla infatti del rilascio di particelle di aerosol nella stratosfera, cioè quella parte dell’atmosfera terrestre che va dai 12 ai 50 km dalla superficie. Tali particelle avrebbero la capacità di diffondere la luce del sole e di creare così un oscuramento a larga scala, in modo simile a ciò che succede dopo una grande eruzione vulcanica, in cui tali particelle vengono espulse naturalmente ad altitudini stratosferiche. Schneider e i suoi colleghi mettono però in luce come un freno all’aumento di temperatura non cambierebbe l’effetto deleterio che l’aumento di gas serra ha sugli stratocumuli.

Un potenziale tipping point del Sistema Terra

Gli stratocumuli sono un particolare tipo di nubi che si forma sopra il mare, tipicamente sopra acque relativamente fredde, come quelle al largo del Perù e della Namibia e costituiscono una delle incognite del cambiamento climatico. Paolo Davini, ricercatore del CNR-ISAC (Istituto delle Scienze dell’Atmosfera e del Clima), ha studiato in passato proprio gli stratocumuli: “Sono nubi estremamente complesse e molto importanti per il clima globale, in quanto hanno un effetto netto di raffreddamento della superficie.” Spiega Davini: “L’articolo di Schneider è molto interessante perché tocca un potenziale problema globale come la possibile scomparsa di queste nubi a causa dell’aumento di gas serra in atmosfera.” Scomparsa che nemmeno tecniche di geoingegneria volte a ridurre la temperatura terrestre senza diminuire la concentrazione di gas serra potrebbero evitare.

Infatti, è proprio l’azione di questi gas a causare, sempre secondo Schneider, il collasso del meccanismo di formazione degli stratocumuli. Se questo accadesse e il processo di formazione di queste nubi fosse inibito, anche la loro azione di raffreddamento del clima cesserebbe, e porterebbe dunque a un impressionante e catastrofico aumento della temperatura globale di 5 gradi Celsius – la stessa differenza di temperatura che si ha da un periodo glaciale a un periodo interglaciale!

Alcuni scienziati hanno fatto però notare come la scomparsa improvvisa degli stratocumuli e la conseguente cessazione del loro effetto raffreddante predetta dal team di Schneider, cioè il raggiungimento di questo tipping point del sistema Terra, possa avvenire solo a concentrazioni estreme di anidride carbonica nell’atmosfera. Anche secondo Davini, un parziale limite dello studio apparso su PNAS (che si riferisce a sua volta ai risultati di un articolo dello stesso team apparso nel febbraio del 2019 sulla rivista Nature Geoscience) è proprio nella costruzione degli esperimenti e delle simulazioni che hanno portato Schneider alle sue conclusioni. “Sia nell’articolo del 2019 sia in questo si parla della scomparsa improvvisa dei sistemi di stratocumuli, che secondo gli autori potrebbe avvenire solo a una concentrazione di CO2 in atmosfera in un range tra 1300-2000 parti per milione (ppm).

Si tratta di valori parecchie volte superiori a quelli attuali. Inoltre, ci sono fattori esterni a larga scala che potrebbero rallentare o inibire il meccanismo che porta alla scomparsa degli stratocumuli, ma che Schneider e i suoi colleghi non possono considerare con questo tipo di simulazioni.” Ciò non vuol dire che i risultati non siano validi, anzi. Sempre secondo Davini: “Entrambi gli articoli sono davvero molto importanti in quanto documentano un meccanismo fisico finora inesplorato e ci permettono di capire ancora meglio il sistema climatico e le sue complessità. Diciamo che se arrivassimo a tali concentrazioni di CO2 in atmosfera, che sono anche 5 volte quelle attuali (410 ppm), la scomparsa degli stratocumuli non sarebbe probabilmente ormai il primo dei nostri problemi.”

La geoingegneria non è la soluzione

L’articolo di Schneider non indica che il rilascio di aerosol in atmosfera possa causare direttamente la scomparsa degli stratocumuli, ma tocca piuttosto un punto molto più profondo nella concezione di geonigegneria stessa. Il problema di fondo è che non possiamo pensare di usare metodi per ridurre l’aumento della temperatura media senza curarci degli altri innumerevoli impatti che le emissioni di gas serra hanno sulle altre componenti della biogeosfera.

Ridurre semplicemente la temperatura, infatti, non ha alcun effetto su altri problemi connessi alle maggiori concentrazioni di gas serra in atmosfera, come l’acidificazione degli oceani, il rallentamento del ciclo idrologico globale e i vari impatti sulla biosfera terrestre. Inoltre, la stragrande maggioranza dei progetti proposti ha costi proibitivi ed effetti collaterali di dimensioni del tutto ignote. Per quanto riguarda l’esempio discusso da Schneider e colleghi, infatti, si tratterebbe di “sparare” aerosol in stratosfera a scala globale ininterrottamente per un periodo di tempo ad ora sconosciuto. Stime recenti parlano di circa 20 miliardi di dollari annui da investire solamente nel mantenimento delle emittenti di aerosol (palloni aerostatici o altissimi camini).

Un campo variegato

In realtà il campo della geoingegneria è estremamente variegato e altri progetti puntano a realizzare invece meccanismi di vera e proprio sequestro del carbonio atmosferico. Alcuni progetti prevedono infatti attività di afforestazione e riforestazione a larghissima scala, che potrebbero essere efficienti nel ridurre la quantità di CO2 in atmosfera in quanto userebbero la capacità degli alberi di catturare carbonio e di immagazzinarlo nei loro tronchi e, in misura minore, nel suolo. Altri progetti sono finalizzati alla fertilizzazione degli oceani per promuovere così un globale sviluppo della catena trofica marina e la cattura del carbonio atmosferico negli organismi oceanici. In entrambi i casi, però, il cambiamento di alcuni fattori come la modifica di particolari biomi, l’introduzione di specie potenzialmente invasive o il cambiamento della quantità di plankton negli oceani avrebbe effetti a catena di dimensioni ancora sconosciute. Paolo Davini conclude, a riguardo: “Conosciamo moltissimo del sistema climatico e di come questo reagisce al cambiamento di alcune forzanti come i gas serra. D’altro canto, le questioni legate alla geoingegneria ci pongono di fronte a domande di una complessità ancora maggiore, in cui ad oggi non possiamo essere sicuri degli effetti collaterali a breve e lungo termine. Penso che sia un problema molto più complesso che mettersi d’accordo per ridurre le emissioni.”

Figura 2: Stratocumuli, nubi molto particolari responsabili del raffreddamento della superficie terrestre. Studi recenti mostrano che la formazione di queste nubi, minacciata dall’aumento della concentrazione di gas serra in atmosfera, potrebbe in casi estremi cessare improvvisamente. Questo fenomeno causerebbe un ulteriore aumento della superficie terrestre pari a oltre 5 gradi Celsius, e sarebbe inevitabile anche nonostante l’azione di complessi metodi geoingegneristici per controllare l’aumento di temperatura. Foto: Arun Kulshreshtha.

Implicazioni etiche della geoingegneria

Un problema fondamentale che rende la geoingegneria ancora più complessa, infatti, è la questione etica che ogni progetto geoingegneristico proposto implica. Non esiste Stato o sistema di Stati sulla Terra, infatti, che potrebbe portare a termine un progetto di questa scala senza curarsi di quello che potrebbe succedere in altre parti del mondo. Poniamo per esempio che l’Italia decidesse di sponsorizzare una campagna per la fertilizzazione degli oceani, uno dei progetti meno costosi. Perché abbia efficacia, si tratterebbe comunque di affrontare costi enormi per un Paese singolo e di inondare di ferro e altri minerali larghe parti degli oceani. Se anche questa campagna avesse successo nel ridurre la temperatura globale, questo processo innescherebbe inevitabilmente una cascata di effetti collaterali sui pesci e sulla biologia degli oceani che altri Stati, che non hanno partecipato a questa campagna di fertilizzazione e che magari nemmeno avevano appoggiato, dovrebbero fronteggiare.

Inoltre, l’aumento a larga scala di alghe sulla superficie dell’oceano ne cambierebbe il colore e modificherebbe di conseguenza improvvisamente la temperatura oceanica e atmosferica a livello globale. Alcuni Stati potrebbero dunque subire effetti catastrofici per scelte scellerate di altri.

La crisi climatica ha cause complesse

Un po’ come quello che sta succedendo ora con l’emissione di gas serra: per il comportamento di alcuni Paesi e la loro mancata azione nel risolvere il problema, ci troviamo ora di fronte a una crisi globale che reca gravissimi danni anche a Stati che hanno una responsabilità minima nell’accaduto. La geoingegneria, insomma, non può essere la soluzione di questo “super-wicked problem” che è il cambiamento climatico, come lo definirono Kelly Levin e colleghi in un articolo apparso nel 2012 in Policy Science. Le sue cause sono molteplici e complesse, l’amplitudine dei suoi impatti per certi versi ancora incerta, e potenziali soluzioni ad alcuni suoi effetti, come abbiamo visto, possono creare ulteriori problematiche e peggiorare a loro volta il problema. La geoingegneria non deve essere demonizzata a priori, ma non può essere vista come una bacchetta magica in grado di risolvere questa crisi globale continuando business as usual nel nostro mercato di consumo e nel nostro sistema economico. Possiamo invece usare alcune tecniche che gli scienziati che la studiano ci suggeriscono, ma solo se riusciremo prima ad affrontare l’elefante nella stanza: l’immediata e drastica diminuzione delle emissioni di gas serra e la decarbonizzazione della società.

Fonti:

Lawrence, M.G., Schäfer, S., Muri, H. et al. Evaluating climate geoengineering proposals in the context of the Paris Agreement temperature goals. Nature Communications 93734 (2018). https://doi.org/10.1038/s41467-018-05938-3.

Levin, K., Cashore, B., Bernstein, S. et al. Overcoming the tragedy of super wicked problems: constraining our future selves to ameliorate global climate change. Policy Science 45123–152 (2012). https://doi.org/10.1007/s11077-012-9151-0.

Schmidt, H., Alterskjær, K., Bou Karam, D., et al.: Solar irradiance reduction to counteract radiative forcing from a quadrupling of CO2: climate responses simulated by four earth system models, Earth System Dynamics, 3, 63–78, https://doi.org/10.5194/esd-3-63-2012, 2012.

Schneider, T., Kaul, C. M., e Pressel, K. G., Solar geoengineering may not prevent strong warming from direct effects of CO2 on stratocumulus cloud cover. Proceedings of the National Academy of Sciences, 11/2020. DOI: 10.1073/pnas.2003730117.

Schneider, T., Kaul, C. M., e Pressel, K. G., Possible climate transitions from breakup of stratocumulus decks under greenhouse warming. Nature Geoscience 12, 163–167 (2019).

Shepherd, J. G. (2009). Geoengineering the climate: science, governance and uncertainty. Royal Society.

Fabio Cresto Aleina
Fabio Cresto Aleina
Dopo aver lavorato come climatologo in giro per l’Europa per quasi dieci anni, si è trasferito in Guatemala dove collabora con ONG e organizzazioni locali per la salvaguardia degli ecosistemi tropicali e per combattere gli effetti del cambiamento climatico in Centroamerica. Partecipa alla Scuola Langer, la scuola di formazione politica, comunicativa e giornalistica per gli under 35, promossa da, Europa Verde.

1 commento

  1. Fatte le dovute considerazioni, la decarbonizzazione planetaria è l’unica soluzione, detto questo, delle tante proposte geoingegneristiche (alcune riconducibili a puri esercizi teorici), l’unica davvero percorribile da subito rimane la forestazione massiva di vaste aree marginali o degradate, per accelerare e anticipare i naturali processi di colonizzazione, abbinandola alla selvicoltuta per massimizzare l’efficienza fotosintetica (produzione e accumulo di fitomassa serbatoio di CO2). Ogni stato potrebbe gestire autonomamente le proprie quote e i propri piani di azione senza ripercussioni negative per gli altri. Come accade spesso, le soluzioni più logiche, efficienti ed economiche sono anche le meno praticate…

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