Il Cambiamento Climatico
Il termine "clima" si riferisce alle condizioni meteorologiche generali di un luogo, misurate nel corso di molti anni.
I tipi di clima principali sono: tropicale, arido, temperato, freddo e polare.
I fattori che permettono di descrivere il clima sono temperatura mediana, numero e intensità delle precipitazioni, umidità, venti e radiazioni solari.
La differenza principale tra clima e meteo è il lasso di tempo preso in considerazione. Il meteo si riferisce alle condizioni atmosferiche in un breve periodo, come ore, giorni o poche settimane, mentre il clima descrive le condizioni atmosferiche medie su un periodo molto più lungo, solitamente decenni o secoli. Ne consegue che il cambiamento climatico è definito come una variazione significativa delle condizioni meteorologiche nel corso di un lungo periodo. È la tendenza a lungo termine che differenzia il cambiamento climatico dalla variabilità meteorologica naturale.
Sono diversi gli strumenti - come satelliti in orbita terrestre, stazioni meteorologiche remote e boe oceaniche - che vengono utilizzati per monitorare il meteo e il clima attuali, ma sono i dati paleoclimatologici provenienti da fonti naturali come carote di ghiaccio, anelli degli alberi, coralli e sedimenti oceanici e lacustri che hanno permesso agli scienziati di estendere le registrazioni climatiche della Terra fino a milioni di anni fa. Queste registrazioni forniscono una panoramica completa dei cambiamenti a lungo termine all'interno dell’atmosfera terrestre, degli oceani, delle superfici terrestri e della criosfera (sistemi di acqua ghiacciata).
Vale la pena notare che, sebbene “cambiamento climatico” e “riscaldamento globale” siano spesso usati come sinonimi, il riscaldamento globale, ovvero il recente aumento della temperatura mediana globale, è solo uno dei tanti aspetti del cambiamento climatico.
I meccanismi del sistema climatico terrestre sono semplici. Quando l'energia del sole viene riflessa dalla Terra e torna nello spazio (principalmente da nuvole e ghiaccio), o quando l'atmosfera terrestre rilascia energia, il pianeta si raffredda. Quando la Terra assorbe l'energia del sole, o quando i gas atmosferici impediscono al calore rilasciato dalla Terra di irradiarsi nello spazio (effetto serra), il pianeta si riscalda. Diversi fattori, sia naturali che umani, possono influenzare il sistema climatico terrestre.
Passiamo adesso ad approfondire le cause del cambiamento climatico.
La Terra ha attraversato in passato fasi di riscaldamento e raffreddamento, molto prima che l'uomo comparisse. Tra le forze che possono contribuire al cambiamento climatico ci sono l'intensità del sole, le eruzioni vulcaniche e le variazioni nelle concentrazioni naturali di gas serra. Tuttavia, i dati indicano che il riscaldamento climatico odierno, in particolare quello verificatosi dalla metà del XX secolo, sta avvenendo a un ritmo molto più rapido rispetto al passato, e non può essere spiegato solo attraverso cause naturali. Secondo la NASA, "queste cause naturali sono ancora in gioco oggi, ma la loro influenza è troppo piccola o si verificano troppo lentamente per spiegare il rapido riscaldamento osservato negli ultimi decenni".
Gli esseri umani, più specificamente le emissioni di gas serra (GHG) generate dalle attività umane, sono la causa principale del rapido cambiamento climatico attuale. (1)
Gli effetti del cambiamento climatico non sono più una minaccia lontana, ma una realtà tangibile che stiamo già vivendo. Questi impatti sono destinati a intensificarsi, portando a conseguenze sempre più gravi per gli ecosistemi e per la vita sul nostro pianeta.
Finora, le emissioni prodotte dall'uomo hanno già contribuito a un aumento della temperatura media globale di quasi 1,1 gradi Celsius rispetto al periodo pre-industriale (1850-1900). Le proiezioni attuali indicano che l’innalzamento della temperatura media globale è destinato a raggiungere o superare 1,5 gradi Celsius entro i prossimi decenni.
Gli scienziati del Gruppo intergovernativo sui cambiamenti climatici (IPCC) avvertono che i cambiamenti osservati nel nostro clima globale sono senza precedenti per l'umanità moderna, e alcuni di essi potrebbero essere irreversibili per centinaia o addirittura migliaia di anni. Tra gli effetti più evidenti e preoccupanti si annoverano la perdita di ghiaccio marino, lo scioglimento di ghiacciai e calotte polari, e il conseguente innalzamento del livello del mare. Quest'ultimo è già aumentato di 0,2 metri dal 1880, e si prevede un ulteriore aumento da 0,3 a 2 metri entro il 2100.
Parallelamente, assistiamo a un'intensificazione di fenomeni meteorologici estremi. Le ondate di calore sono più frequenti e intense, mentre siccità e incendi boschivi stanno diventando sempre più diffusi e devastanti. Il cambiamento climatico ha già raddoppiato negli ultimi decenni l'area di foresta bruciata. (2)
I Gas Serra
Comprendere cosa siano e come agiscano i gas serra è fondamentale per affrontare la sfida che rappresenta il cambiamento climatico. Questi gas, presenti nell'atmosfera terrestre, agiscono intrappolando il calore, un processo naturale che è stato intensificato dalle attività umane, portando al riscaldamento del nostro pianeta. L'Agenzia per la Protezione dell'Ambiente (EPA) degli Stati Uniti fornisce un'analisi dettagliata di queste sostanze e delle emissioni a esse correlate.
Esistono quattro tipologie principali di gas serra che contribuiscono maggiormente a questo fenomeno: il biossido di carbonio (CO₂), il metano (CH₄), il protossido di azoto (N₂O) e i gas fluorurati. Questi ultimi, che includono idrofluorocarburi, perfluorocarburi, esafluoruro di zolfo e trifluoruro di azoto, sono particolarmente potenti. Essendo di origine sintetica, possiedono un Potenziale di Riscaldamento Globale (GWP) che tipicamente varia da migliaia a decine di migliaia, il che significa che una data massa di questi gas può intrappolare una quantità di calore sostanzialmente maggiore rispetto alla stessa massa di CO₂.
L'impatto di ciascun gas sul cambiamento climatico dipende da vari fattori: la sua abbondanza nell'atmosfera (misurata in parti per milione, parti per miliardo o parti per trilione), la sua permanenza in atmosfera (che può variare da pochi anni a migliaia di anni) e il suo Potenziale di Riscaldamento Globale (GWP). Il GWP è una misura che compara l'impatto di riscaldamento di 1 tonnellata di un gas nell'arco di un periodo di 100 anni rispetto a 1 tonnellata di CO₂. (3)
Quali settori contribuiscono di più?
Analizzando il panorama delle emissioni globali per settore economico nel 2019, emerge una chiara distribuzione: la produzione di elettricità e calore si posiziona al primo posto con il 34% del totale. Segue l'industria con il 24%, l'agricoltura, la silvicoltura e altri usi del suolo con il 22%, il trasporto con il 15%, e gli edifici con il 6%. È importante notare che la quota degli edifici sale al 16% se si include il consumo di elettricità.
Dal 1850, le emissioni globali di CO₂ hanno registrato un aumento significativo, attribuibile principalmente al consumo di combustibili fossili e alle emissioni industriali. L'agricoltura e i cambiamenti nell'uso del suolo rappresentano il secondo maggiore contributo. Anche i gas serra non-CO₂, come il metano e il protossido di azoto, hanno mostrato un notevole incremento nello stesso periodo. Sebbene le emissioni continuino a crescere, è incoraggiante osservare un rallentamento nel tasso di crescita annuale tra il 2010 e il 2019 rispetto al decennio precedente (2000-2009) per quanto riguarda l'energia e l'industria.
Quali stati contribuiscono di più?
Nel 2020, i dieci maggiori emettitori di gas serra a livello globale sono stati Cina, Stati Uniti, India, Unione Europea, Russia, Indonesia, Brasile, Giappone, Iran e Canada. Questi paesi, collettivamente, sono responsabili di circa il 67% delle emissioni totali globali di gas serra. Un dato significativo riguarda anche le emissioni nette globali derivanti dall'agricoltura, dalla silvicoltura e da altri usi del suolo, che ammontavano a circa 12 miliardi di tonnellate metriche di CO₂ equivalente, corrispondenti a circa il 21% delle emissioni totali globali di gas serra. (4)
La Biodiversità
Uno degli effetti collaterali del cambiamento climatico è l’alterazione degli habitat naturali e l’aumento dei fenomeni estremi che porta a minacciare la biodiversità.
La biodiversità rappresenta la ricchezza e la varietà della vita sulla Terra ed è molto più di un concetto scientifico; è il fondamento stesso della nostra esistenza e del nostro benessere. Possiamo evidenziare cinque ragioni fondamentali per cui la conservazione della natura sia vitale per l'umanità.
1. Sostegno agli Ecosistemi Sani: la fauna selvatica è un pilastro per gli ecosistemi sani, dai quali dipendiamo per servizi essenziali come l'acqua dolce, l'impollinazione delle colture, la fertilità del suolo e il cibo.
2. Benefici per la salute Umana: mantenere intatti gli ecosistemi e la biodiversità è cruciale per la nostra salute. La ricerca indica che ben il 70% delle malattie virali emergenti si sono propagate dagli animali all'uomo, e la perdita di biodiversità aumenta il rischio di malattie infettive. Proteggere la natura può anche migliorare la nutrizione umana; studi dimostrano che le catture di pesce nelle barriere coralline potrebbero aumentare fino al 20% con l'espansione di aree marine protette a uso sostenibile.
3. Soluzione Fondamentale per il Cambiamento Climatico: la biodiversità non è solo una vittima del cambiamento climatico, ma anche una parte essenziale della sua soluzione. La natura, se protetta e ripristinata, può fornire almeno il 30% delle riduzioni di emissioni necessarie entro il 2030 per scongiurare una catastrofe climatica. La distruzione delle foreste, ad esempio, è responsabile dell'11% delle emissioni globali di gas serra. La loro conservazione, insieme a ecosistemi come le mangrovie – particolarmente efficaci nell’immagazzinare carbonio – offre benefici significativi per il clima, la biodiversità e il benessere umano.
4. Vantaggi Economici Sostanziali: la biodiversità è un motore economico non trascurabile. Almeno il 40% dell'economia mondiale e l'80% delle esigenze dei più poveri derivano direttamente dalle risorse biologiche. La perdita di biodiversità potrebbe costare all'industria alimentare, alla silvicoltura commerciale e all'ecoturismo 338 miliardi di dollari all'anno. Inoltre, circa il 75% delle colture alimentari globali dipende da impollinatori animali e insetti. Se le loro popolazioni diminuissero, sarebbero messi a rischio prodotti agricoli per oltre 235 miliardi di dollari. Al contrario, investire in risorse naturali potrebbe generare opportunità di business sostenibili a livello globale per un valore compreso tra 2 e 6 trilioni di dollari entro il 2050.
5. Pilastro di Cultura e Identità: infine, la biodiversità è intrinsecamente legata alla cultura e all'identità. Molte specie sono al centro di credenze religiose, simboli culturali e nazionali, con ben 231 specie che fungono da simboli nazionali in 142 paesi. Le aree protette offrono risorse ricreative ed educative inestimabili, e la biodiversità è una fonte d'ispirazione per artisti e designer, specialmente all'interno delle comunità indigene che mantengono profonde “connessioni spirituali” con la natura. (5)
Il Ripristino ecologico
Dato il ruolo vitale della biodiversità e le minacce che essa affronta, emerge l'importanza cruciale del ripristino ecologico. Questo processo proattivo, riconosciuto a livello globale tanto da essere designato dalle Nazioni Unite come il Decennio sul Ripristino degli Ecosistemi (2021-2030), mira a favorire il recupero di un ecosistema degradato, danneggiato, distrutto o trasformato. A differenza della semplice conservazione, che si concentra sulla prevenzione, il ripristino interviene attivamente per sanare ciò che è stato compromesso.
Gli obiettivi del ripristino sono variegati e si adattano ai contesti specifici. Se in passato si puntava a ripristinare uno stato storico, oggi si riconosce la necessità di considerare i continui cambiamenti ambientali indotti dall'uomo, inclusi quelli climatici, che creano nuove "linee di base". Le ragioni per intraprendere questi progetti spaziano dal recupero di servizi ecosistemici vitali come l'acqua potabile, alla mitigazione del cambiamento climatico attraverso il sequestro del carbonio, fino al supporto di specie minacciate e all'adempimento di obblighi morali o culturali.
Il ripristino ecologico impiega un'ampia gamma di metodi, tra cui il controllo dell'erosione, la riforestazione, la rimozione di specie non native, la rivegetazione, la reintroduzione di specie autoctone e la creazione di corridoi faunistici. Si basa su solidi fondamenti teorici che includono la comprensione dei regimi di disturbo e l'accelerazione della successione ecologica. (6)
I Bioindicatori
Per valutare l'efficacia degli sforzi di ripristino e per comprendere lo stato di salute generale degli ecosistemi minacciati dal cambiamento climatico, gli scienziati si affidano ai bioindicatori. Queste sono specie o gruppi di specie la cui funzione, popolazione o stato rivelano in modo eloquente la condizione qualitativa dell'ambiente. Essi sono cruciali per capire gli effetti cumulativi degli inquinanti e la durata dei problemi ambientali, fornendo intuizioni che spesso i soli test fisici e chimici non riescono a offrire.
Esistono vari tipi di bioindicatori, che spaziano da piante e funghi ad animali e microrganismi. Per esempio, licheni come Lobaria pulmonaria e Xanthoria parietina sono estremamente sensibili all'inquinamento atmosferico, poiché sono indicatori della qualità dell'aria e persino dell'età degli alberi nelle foreste. Tra gli animali, organismi come copepodi, tricotteri, rane, rospi, gamberi di fiume e pipistrelli sono ampiamente utilizzati. Rane e rospi, grazie alla loro pelle permeabile e cicli vitali complessi, si dimostrano particolarmente sensibili a contaminanti come i pesticidi. Anche i microrganismi possono segnalare la salute di un ecosistema producendo proteine da stress quando esposti agli inquinanti. Le microalghe, come l'Euglena gracilis, sono altamente sensibili a metalli pesanti e altri composti e rivelano alterazioni nel movimento e nell'orientamento in presenza di stress ambientali.
L'uso dei bioindicatori implica la raccolta di dati di riferimento da siti non disturbati, che vengono poi confrontati con quelli delle regioni sotto studio per inferire lo stato di salute ambientale. Sebbene siano uno strumento di valore inestimabile, è fondamentale riconoscerne il limite potenziale legato alla loro imprecisione quando applicati a regioni geograficamente molto diverse, il che rende indispensabile una selezione attenta degli indici più pertinenti per le specifiche condizioni ambientali. (7)
Le Soluzioni: Energia nucleare, Cattura della CO2 e Agricoltura Rigenerativa
La transizione verso un futuro a zero emissioni nette richiede un approccio integrato, che tenga conto delle diverse azioni da mettere in campo, in tempi diversi, per raggiungere l’obiettivo in modo ottimale:
- elettrificare il più possibile i settori di consumo attualmente alimentati da combustibili fossili e, dove ciò è impraticabile, sostituire gas e carburanti fossili con gas e carburanti derivati dalla cattura della CO2 e successiva combinazione con idrogeno (e-fuels) o biomasse;
- catturare la CO2 dall’aria per raggiungere il net-zero attraverso impianti di cattura diretta (DAC) che necessitano di elettricità a bassissima emissione di CO2;
- assicurarsi che l'elettricità (usata direttamente o per produrre idrogeno) provenga da fonti a quasi-zero emissioni di CO2, come le rinnovabili e il nucleare;
- creare un mix ottimale di generazione elettrica, dove le rinnovabili e il nucleare lavorano insieme per fornire energia affidabile e pulita su larga scala.
Soddisfare la crescente richiesta di energia elettrica, alimentata da nuovi utilizzi come trasporti, riscaldamento e industria, esclusivamente con fonti rinnovabili, è estremamente difficile.
Il solare e l’eolico presentano diverse limitazioni:
l'energia solare è massima nelle ore diurne e nei periodi più soleggiati dell'anno, mentre quella eolica è disponibile in poche aree specifiche. Inoltre, gli impianti solari ed eolici producono simultaneamente, creando problemi di sovrapposizione della produzione.
La produzione solare ed eolica tendono a essere correlate, il che può causare:
- mancanza di produzione (ad esempio, durante la notte senza vento);
- sovrapproduzione (ad esempio, in giornate limpide e ventose).
Inoltre servirebbero enormi capacità di accumulo, sia nel breve termine (come batterie fino a circa 1 TWh) sia stagionalmente (ad esempio, produrre idrogeno in primavera/estate per poi utilizzarlo in inverno per compensare la carenza di energia rinnovabile). Tuttavia parte dell’energia prodotta in eccesso non potrebbe essere utilizzata, richiedendo il taglio della produzione (curtailment), il che porterebbe a un crollo dei prezzi e alla necessità di compensare comunque i produttori.
Abbattere le emissioni impiegando solo fonti rinnovabili è tecnicamente difficile perché richiede grandi quantità di impianti (generazione e accumulo), occupa molto suolo, costa di più, allunga i tempi. Meglio impiegare tutte le tecnologie a bassa emissione incluse nella tassonomia verde dell’UE.
- rinnovabili
- nucleare
- gas (in transitorio)
Un'altra delle strategie più promettenti per mitigare l'accumulo di gas serra nell'atmosfera è il sequestro del carbonio.
Il sequestro di carbonio si riferisce generalmente alla cattura e all'immagazzinamento di CO₂ dall'atmosfera o direttamente dalle fonti di emissione. Il MIT (Massachusetts Institute of Technology), attraverso la sua iniziativa sul sequestro del carbonio, esplora diverse vie per raggiungere questo obiettivo. Tra queste, la Cattura e Stoccaggio del Carbonio (CCS) è una tecnologia che prevede la cattura di CO₂ dai grandi emettitori industriali, come centrali elettriche o impianti di produzione di cemento, prima che esso venga rilasciato in atmosfera. Il carbonio catturato viene poi compresso e trasportato verso siti di stoccaggio geologici sotterranei, come formazioni saline profonde o giacimenti di petrolio e gas esauriti, dove può essere immagazzinato in modo sicuro per lunghi periodi. (8)
Accanto alle soluzioni industriali, emergono tecnologie innovative come la Cattura Diretta dell'Aria (Direct Air Capture - DAC). Aziende come Carbon Engineering sono pioniere in questo campo attraverso lo sviluppo di impianti in grado di aspirare il CO₂ direttamente dall'aria ambiente. Questo processo, altamente tecnologico, è fondamentale perché consente di catturare il carbonio già diffuso nell'atmosfera, indipendentemente dalla fonte di emissione. La tecnologia DAC ha il potenziale non solo di ridurre la concentrazione di CO₂ atmosferico, ma anche di produrre combustibili a basse emissioni di carbonio o di fornire CO₂ purificato per altri usi industriali, trasformando così un problema in una risorsa. (9)
Oltre alle soluzioni ingegneristiche, la natura stessa offre un potente meccanismo di sequestro del carbonio: la forestazione. Questo processo consiste nella piantumazione di alberi in aree che non sono state storicamente foreste o che sono state deforestate da lungo tempo. Gli alberi e la vegetazione, attraverso la fotosintesi, assorbono il CO₂ dall'atmosfera e lo immagazzinano nella loro biomassa (tronchi, rami, foglie) e nel suolo. L'afforestazione è riconosciuta come una strategia a basso costo e con molteplici benefici ambientali, tra cui il miglioramento della qualità dell'aria, la conservazione del suolo e dell'acqua e il supporto alla biodiversità. È una soluzione "basata sulla natura" che può integrare le tecnologie di sequestro più avanzate per raggiungere obiettivi climatici ambiziosi.
L’altro aspetto fondamentale da affrontare è quello che riguarda l’agricoltura. Nuovi approcci, come l'agricoltura rigenerativa e l'impiego strategico delle biotecnologie, offrono soluzioni promettenti per costruire sistemi alimentari più resilienti, produttivi e sostenibili.
L'agricoltura rigenerativa rappresenta un approccio olistico all'agricoltura che va oltre la semplice sostenibilità, mirando a ripristinare e migliorare la salute dell'ecosistema agricolo. Il suo focus principale è la rigenerazione del suolo, considerato la base della vita e della produzione alimentare. Questo sistema lavora per aumentare la biodiversità del terreno, migliorare il ciclo dell'acqua e incrementare la materia organica.
I benefici di questo modello sono molteplici: un suolo sano è più resiliente agli eventi climatici estremi, come siccità e inondazioni, e ha una maggiore capacità di assorbire e immagazzinare carbonio dall'atmosfera, contribuendo così attivamente alla mitigazione dei cambiamenti climatici. Inoltre, pratiche come la minima lavorazione, la copertura del suolo con colture di copertura e la diversificazione delle rotazioni colturali favoriscono un incremento della biodiversità sia nel terreno che sopra di esso, riducendo la necessità di input esterni come fertilizzanti sintetici e pesticidi. Questo non solo si traduce in costi inferiori per gli agricoltori, ma anche in una maggiore qualità nutrizionale degli alimenti prodotti e in una migliore ritenzione idrica nel suolo. Adottando l'agricoltura rigenerativa, si supporta la vitalità delle aziende agricole e si costruiscono paesaggi più sani. (10)
Parallelamente all'agricoltura rigenerativa, le biotecnologie e gli Organismi Geneticamente Modificati (OGM) emergono come strumenti potenti per affrontare le sfide globali della produzione alimentare e della sicurezza.
Le biotecnologie possono essere impiegate per sviluppare varietà vegetali più resistenti a condizioni avverse come siccità e salinità, rendendo possibile la coltivazione in aree precedentemente considerate improduttive. Possono anche migliorare la resistenza delle piante a parassiti e malattie, riducendo la necessità di trattamenti chimici e minimizzando le perdite di raccolto.
L'integrazione sinergica tra l'agricoltura rigenerativa, con le sue pratiche che valorizzano la salute del suolo e la biodiversità, e le biotecnologie, capaci di innovare la resistenza e la produttività delle colture, offre una via potente e necessaria per affrontare il cambiamento climatico. (11)
