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Effetto serra: che relazione tra gas climalteranti e polveri nelle emissioni?, di Walter Ganapini – Green Deal

Uno scudo di polvere lunare potrebbe fungere da schermo rispetto all’irraggiamento solare e così raffreddare la Terra, combattendo il riscaldamento globale e l’effetto serra; a pensarlo un team composto da geoingegneri della Utah University e astronomi del Center for Astrophysics Harvard & Smithsonian.

Ciò, ovviamente, senza sminuire la priorità, universalmente condivisa dagli scienziati, della riduzione di emissioni di anidride carbonica e di altri gas climalteranti di origine antropica. Da decenni gli scienziati si interrogano circa il possibile utilizzo di schermi, oggetti, polveri per bloccare l’1-2% di radiazioni solari mitigando l’aumento della temperatura media.

Effetti dell’inquinamento sulle matrici ambientali

Ricordo, al riguardo, una esperienza diretta della prima metà ’80 quando, da consulente del Presidente Enea Prof. Umberto Colombo, collaboravo con Giancarlo Pinchera in tema di sorgenti ed effetti dell’inquinamento sulle matrici ambientali. In tale contesto, con Giancarlo, entrammo in contatto con il team, coordinato dall’allora giovane Amory B. Lovins, incaricato dal Governo tedesco di studiare il rapporto tra energia e clima: il corposo documento finale, Energy and Climate, è pietra miliare ancora oggi.

Emergevano primi interrogativi circa potenziali effetti sul clima di emissioni atmosferiche da attività di produzione e consumo degli insediamenti umani. Ci interrogavamo sul fatto che le emissioni da processi di combustione contenevano certo gas, ma anche particelle solide, dalle frazioni incombuste al particolato fine.

I Nobel Rowlands e Molina avevano spiegato come la CO2 fosse trasparente alla radiazione solare incidente, nel campo dell’ultravioletto, ed opaca alla radiazione riflessa da oceani e terre emerse, nel campo dell’infrarosso. La domanda diveniva:

Oltre a frenare e ridurre l’emissione di gas serra, potevamo sperare in una forma di contenimento della radiazione solare incidente grazie allo schermo che il particolato solido citato avrebbe frapposto tra radiazione e superficie terrestre?

Le conseguenze delle eruzioni vulcaniche

Lasciai quel filone di ricerca mentre iniziavano i primi tentativi di calcolo in materia, mentre i fisici dell’atmosfera andavano rivisitando ruolo ed intensità di effetti della albedo da ghiacciai e nevai. In altre parole, da ignorante in materia, mi chiedevo se sperare in una sorta di pseudo-omeostasi a scala planetaria, avendo ben in mente gli effetti di raffreddamento della temperatura terrestre registrati a seguito delle ingenti emissioni di ceneri e polveri da grandi eruzioni vulcaniche.

Importanti studi al riguardo da allora vennero condotti; tra tutti ricordiamo quelli del Programma Scientifico sul Clima della NOAA diretto da Howard Diamond, a partire dell’imponente evento costituito dall’eruzione del Pinatubo, nelle Filippine, nel 1991. Le colonne eruttive raggiunsero 40 km di altezza, creando una gigantesca nube ad ombrello nel mezzo della stratosfera inferiore, la più grande perturbazione dello strato di aerosol stratosferico dall’eruzione del Krakatau nel 1883: la nube di aerosol si diffuse intorno alla Terra in circa tre settimane, raggiungendo una copertura globale entro un anno circa dall’eruzione.

Effetti del raffreddamento climatico

La nube provocò una riduzione nella quantità di radiazione netta incidente sulla superficie terrestre, producendo un effetto di raffreddamento climatico due volte più forte degli aerosol di El Chichón. Gli effetti sul clima sono stati un raffreddamento superficiale dell’emisfero settentrionale di 0,5-0,6°C e un raffreddamento di 4°C su gran parte della Terra tra 1992 e 1993: contemporaneamente, a causa della presenza delle particelle di aerosol, il buco dell’Ozono è cresciuto nel 1992 fino a livelli mai raggiunti prima e con le più alte velocità di riduzione mai registrate.

Questo evento ha dimostrato che una potente eruzione che rilascia 15-20 megatoni di biossido di Zolfo nella stratosfera può produrre aerosol a sufficienza per compensare le attuali tendenze del riscaldamento globale –  dichiarò Diamond.

Gli aerosol rifletterebbero la radiazione solare verso lo spazio, riducendo quella incidente a Terra. Grandi e violente eruzioni potrebbero compensare il tasso di emissioni umane solo durando a lungo, ma sono troppo rare per competere con le emissioni annuali dell’umanità, secondo la NOAA. Le attività umane emettono una quantità di anidride carbonica 60 volte superiori di quella rilasciata dai vulcani ogni anno.

Il potenziale della polvere lunare

Nel nuovo studio citato all’inizio, i ricercatori hanno esplorato il potenziale dell’utilizzo della polvere lunare e analizzato diverse proprietà delle particelle di polvere, quantità di polvere e le orbite che sarebbero più adatte per ombreggiare la Terra, scoprendo che il punto più efficace dove inviare la polvere lunare sarebbe Lagrange L1, che si trova a circa 1/100esimo della distanza dal sole (che è di circa 150 milioni di chilometri) e potrebbe mantenere stabili anche milioni di tonnellate di polvere lunare per schermare efficacemente la Terra, I punti di Lagrange sono zone dello spazio in cui un terzo oggetto di massa più piccola si tiene in equilibrio gravitazionale tra due corpi celesti più grandi, mantenendo sempre la stessa posizione.

È sorprendente contemplare come la polvere lunare, che ha impiegato più di quattro miliardi di anni per generarsi, possa aiutare a rallentare l’aumento della temperatura terrestre, un problema che ci ha messo meno di 300 anni a produrre –  ha dichiarato Scott Kenyon, del Center for Astrophysics Harvard & Smithsonian.

Lo studio, pubblicato sulla rivista PLOS Climate, rivisita la polvere collocata vicino al punto di Lagrange Terra-Sole L 1 come possibile misura di mitigazione del cambiamento climatico e dell’effetto serra, con calcoli che includono variazioni nelle proprietà del granulo e soluzioni orbitali con perturbazioni lunari e planetarie: per ottenere un’attenuazione solare dell’1,8%, equivalente a circa 6 giorni all’anno di Sole oscurato, la massa di polvere negli scenari considerati deve superare i 10 10 kg. Gli approcci considerati dai ricercatori come più promettenti includono l’utilizzo di granuli soffici ad alta porosità per aumentare l’efficienza di estinzione per unità di massa e il lancio di questo materiale in getti diretti da una piattaforma in orbita a L 1 .

Un approccio più semplice consisterebbe nell’espellere balisticamente i granelli di polvere dalla superficie della Luna su una traiettoria libera verso L 1, fornendo protezione solare per diversi giorni: tra i vantaggi rispetto a un lancio dalla Terra sono inclusi il ricorso ad un serbatoio di polvere sulla superficie lunare e una minore energia cinetica richiesta per raggiungere un’orbita di schermatura solare.

Mitigazione dei cambiamenti climatici e dell’effetto serra

Negli scenari descritti dai ricercatori, grandi quantità di polvere (10 10 kg di materiale/anno) sulle orbite tra la Terra e il Sole potrebbero ridurre la quantità di luce solare incidente sul pianeta: a differenza delle strategie basate su azioni generate dalla Terra, la mitigazione del cambiamento climatico con questo approccio non avrebbe impatti a lungo termine su Pianeta ed atmosfera.

Le fonti di polvere analizzate includono la Terra, la Luna o un asteroide deviato: poiché i granelli di polvere tra la Terra e il Sole tendono a deviare dall’allineamento, devono essere reintegrati, mentre la mancanza di controllo di una nuvola di polvere può limitarne l’efficacia come scudo solare. Gli scienziati autori dello studio così concludono:

Altri concetti di geoingegneria basati sullo spazio, comprese le operazioni di sciame di satelliti e la piattaforma a bolle spaziali del Senseable City Lab del MIT, spostano meno massa nel tempo. Esortiamo comunque a prendere in considerazione un lancio della Luna e orbite simili a quelle identificate qui. Questa strategia richiede un ordine di grandezza in meno di energia rispetto ai lanci della Terra. Una volta stabilite le strutture di lancio basate sulla Luna, grandi quantità di polvere potrebbero essere caricate rapidamente e continuamente, fattori che potrebbero essere essenziali se gli esseri umani non correggessero la rotta sul cambiamento climatico.

Mi auguro che questa divagazione sull’effetto serra, i gas climalteranti e le polveri nelle emissioni venga percepita come divertissement di un dilettante per tenere lontani, per poco, i pensieri relativi all’orrida uscita dall’Antropocene che stiamo vivendo.

di Walter Ganapini, membro onorario Comitato scientifico dell’Agenzia Europea dell’Ambiente