La COP 21 approva l’accordo globale sul clima

Al vertice di Parigi COP 21 diffuso il primo accordo sul clima di scala planetaria. Ma il passo avanti è troppo piccolo per salvare centinaia di milioni di vite

(Rinnovabili.it) – COP 21, adesso è ufficiale. Abbiamo un accordo globale sul clima.

Il testo definitivo è stato rilasciato intorno alle 13,30 dall’UNFCCC, la Convenzione Quadro dell’ONU sui cambiamenti climatici, e approvato intorno alle 19,30. Si compone di 31 pagine, 19 introduttive e 12 di documento vero e proprio.

L’accordo attuale…

Il patto globale sul clima è un protocollo, come Kyoto, ma non è vincolante a livello internazionale. Si basa, invece, su impegni volontari forniti dai 196 Paesi membri dell’UNFCCC. Le regole di entrata in vigore sono le stesse del precedente: richiedono che debba essere ratificato da non meno di 55 Paesi, i quali devono complessivamente rappresentare non meno del 55% delle emissioni globali di origine antropica. Nel caso di Kyoto, questo sistema ha fatto perdere 8 anni.

Una volta entrato in forza, il patto si baserà sul principio della responsabilità comune ma differenziata: ai Paesi in via di sviluppo (in particolare India e Cina), dunque, sarà concesso di procedere con maggiore calma, a causa della loro più recente industrializzazione. La COP 21 ha fissato anche un obiettivo a lungo termine, che impone di mantenere il riscaldamento globale «ben al di sotto dei 2 °C» e sollecita sforzi per centrare l’obiettivo di 1,5 °C. Gli impegni per la riduzione delle emissioni saranno soggetti a revisione ogni 5 anni a partire dal 2023, nell’ottica di aumentarne progressivamente l’ambizione.

Sui finanziamenti climatici, utili ad implementare misure di taglio delle emissioni (mitigazione) e di difesa dalle catastrofi nei Paesi poveri (adattamento), il documento non va oltre i 100 miliardi di dollari da stanziare dal 2020 al 2025. Il piano proposto, inoltre, non è nella parte vincolante dell’accordo.

Il tema più delicato è stato quello dei risarcimenti climatici per le perdite e i danni irreparabili (loss and damage) subìti dai Paesi vulnerabili a un cambiamento climatico innescato dalle economie avanzate. Su di esso si è consumata una battaglia diplomatica all’ultimo sangue: se questa COP 21 si conclude con un giorno di ritardo, è per la forte opposizione di Unione europea e Stati Uniti a qualsiasi sistema coercitivo che li esponga a richieste di indennizzo da parte dei Paesi poveri, spezzati dai cataclismi. A tutelare la loro indifferenza è l’assenza di una clausola vincolante sul rispetto dei diritti umani, citati appena nel preambolo. In definitiva, il meccanismo internazionale istituito alla COP di Varsavia per il loss and damage «non comporta o fornisce alcuna base per qualsiasi responsabilità o compensazione». Con una decisione non vincolante, inoltre, si chiede al meccanismo di Varsavia di istituire una task force che «sviluppi raccomandazioni per evitare, ridurre al minimo e affrontare» le migrazioni relative agli impatti negativi dei cambiamenti climatici.

Intanto si potranno estrarre combustibili fossili a piacimento per molti anni ancora. Il Protocollo di Parigi non fissa alcun termine per lo sfruttamento di carbone, gas e petrolio. Tutto quel che chiede è il raggiungimento del picco di emissioni il prima possibile al fine di pervenire a «un equilibrio tra le emissioni di origine antropica […] e l’assorbimento dei serbatoi di gas serra nella seconda metà di questo secolo». Passa dunque il principio della neutralità climatica e non quello delle emissioni zero o decarbonizzazione, che faceva paura all’industria.

Infine, la deforestazione: pur ribadendo l’importanza delle foreste come serbatoi di carbonio e la necessità di ridurre il disboscamento, nessun obiettivo vincolante per la deforestazione zero è contenuto nel testo.

… E quello che si poteva approvare

Fabius lo aveva preannunciato in mattinata: «Ovviamente nessuno potrà avere il 100% di quello che vuole. Quando 196 parti si mettono su una materia complessa, ciascuna chiede il 100% e molte possono ricevere lo zero per cento, per questo devono avere spirito di compromesso».

Con tutta la buona volontà e lo spirito di compromesso, i Paesi vulnerabili agli effetti del cambiamento climatico, che potrebbero venire spazzati via dalle inondazioni o dalle siccità, quelli dai quali dovrebbero partire i 250 milioni di migranti attesi dall’ONU entro il 2050, quei Paesi pregavano per un accordo ambizioso e rispettoso dei diritti umani. Un accordo di solidarietà internazionale che fornisse a chi lotta contro condizioni impossibili un paracadute gonfiato da tutto il mondo, per cadere sul morbido. Non è stato così. Per fornire queste garanzie, il patto sul clima doveva essere un trattato vincolante a livello globale, con un aumento massimo tollerabile della temperatura globale di 1,5 °C entro fine secolo, un obiettivo di 100% rinnovabili al 2050 e un phase out dei combustibili fossili entro lo stesso termine. A catena, questo avrebbe dovuto innescare il trasferimento di almeno 100 miliardi di dollari l’anno (a partire dal 2020) a fondo perduto per programmi di mitigazione e adattamento nei Paesi più a rischio. Senza dimenticare la nascita di un meccanismo che imponesse ai Paesi ricchi a risarcire i territori vulnerabili delle perdite e i danni irreversibili (loss and damage) provocati da cambiamenti climatici di cui l’Occidente è primo responsabile.

Ma come abbiamo visto, il Protocollo di Parigi non contiene nessuno di questi elementi.

>>Leggi anche: Come reinventare i mercati dell’energia dopo la COP 21<<

Grazie ad un nuovo processo sintetico è stato creato un elettrolita di solfuro solido dotato della più alta conduttività per gli ioni di sodio più alta mai registrata. Circa 10 volte superiore a quella richiesta per l'uso pratico

Batterie al Sodio allo Stato Solido più facili da Produrre

La batterie allo stato solido incarnano a tutti gli effetti il nuovo mega trend dell’accumulo elettrochimico. E mentre diverse aziende automobilistiche tentano di applicare questa tecnologia agli ioni di litio, c’è chi sta percorrendo strade parallele. É il caso di alcuni ingegneri dell’Università Metropolitana di Osaka, in Giappone. Qui i professori Osaka Atsushi Sakuda e Akitoshi Hayash hanno guidato un gruppo di ricerca nella realizzazione di batterie al sodio allo stato solido attraverso un innovativo processo di sintesi.

Batterie a Ioni Sodio, nuova Frontiera dell’Accumulo

Le batterie al sodio (conosciute erroneamente anche come batterie al sale) hanno conquistato negli ultimi anni parecchia attenzione da parte del mondo scientifico e industriale. L’abbondanza e la facilità di reperimento di questo metallo alcalino ne fanno un concorrente di primo livello dei confronti del litio. Inoltre l’impegno costante sul fronte delle prestazioni sta portando al superamento di alcuni svantaggi intrinseci, come la minore capacità. L’ultimo traguardo raggiunto in questo campo appartiene ad una ricerca cinese che ha realizzato un unità senza anodo con una densità di energia superiore ai 200 Wh/kg.

Integrare questa tecnologia con l’impiego di elettroliti solidi potrebbe teoricamente dare un’ulteriore boost alla densità energetica e migliorare i cicli di carica-scarica (nota dolente per le tradizionali batterie agli ioni di sodio). Quale elettrolita impiegare in questo caso? Quelli di solfuro rappresentano una scelta interessante grazie alla loro elevata conduttività ionica e lavorabilità. Peccato che la sintesi degli elettroliti solforati non sia così semplice e controllabile. Il che si traduce in un’elevata barriera per la produzione commerciale delle batterie al sodio allo stato solido.

Un Flusso di Polisolfuro reattivo

É qui che si inserisce il lavoro del team di Sakuda a Hayash. Gli ingegneri hanno messo a punto un processo sintetico che impiega sali fusi di polisolfuro reattivo per sviluppare elettroliti solidi solforati. Nel dettaglio utilizzando il flusso di polisolfuro Na₂S_x come reagente stechiometrico, i ricercatori hanno sintetizzato due elettroliti di solfuri di sodio dalle caratteristiche distintive, uno dotato della conduttività degli ioni di sodio più alta al mondo (circa 10 volte superiore a quella richiesta per l’uso pratico) e uno vetroso con elevata resistenza alla riduzione.

“Questo processo è utile per la produzione di quasi tutti i materiali solforati contenenti sodio, compresi elettroliti solidi e materiali attivi per elettrodi“, ha affermato il professor Sakuda. “Inoltre, rispetto ai metodi convenzionali, rende più semplice ottenere composti che mostrano prestazioni più elevate, quindi crediamo che diventerà una metodologia mainstream per il futuro sviluppo di materiali per batterie al sodio completamente allo stato solido“.  I risultati sono stati pubblicati su Energy Storage Materials and Inorganic Chemistry .

Un gruppo di scienziati della Lehigh University ha sviluppato un materiale dotato di una efficienza quantistica esterna di 90 punti percentuali sopra quella delle celle solari tradizionali

Nuovo materiale quantistico con un assorbimento solare medio dell’80%

Atomi di rame inseriti tra strati bidimensionali di seleniuro di germanio e solfuro di stagno. Questa la ricetta messa a punto dai fisici Srihari Kastuar e Chinedu Ekuma nei laboratori della Lehigh University, negli Stati Uniti, per dare una svecchiata alla prestazioni delle celle solari. Il duo di ricercatori ha così creato un nuovo materiale quantistico dalle interessanti proprietà fotovoltaiche. Impiegato come strato attivo in una cella prototipo, infatti, il nuovo materiale ha mostrato un assorbimento solare medio dell’80%, un alto tasso di generazione di portatori fotoeccitati e un’efficienza quantistica esterna (EQE) record del 190%. Secondo gli scienziati il risultato raggiunto supera di gran lunga il limite teorico di efficienza di Shockley-Queisser per i materiali a base di silicio e spinge il campo dei materiali quantistici per il fotovoltaico a nuovi livelli. 

leggi anche Fotovoltaico in perovskite, i punti quantici raggiungono un’efficienza record

L’efficienza quantistica esterna

Tocca fare una precisazione. L’efficienza quantistica esterna non va confusa con l’efficienza di conversione, il dato più celebre quando si parla di prestazioni solari. L’EQE rappresenta il rapporto tra il numero di elettroni che danno luogo a una corrente in un circuito esterno e il numero di fotoni incidenti ad una precisa lunghezza d’onda. 

Nelle celle solari tradizionali, l’EQE massimo è del 100%, tuttavia negli ultimi anni alcuni materiali e configurazioni avanzate hanno dimostrato la capacità di generare e raccogliere più di un elettrone da ogni fotone ad alta energia incidente, per un efficienza quantistica esterna superiore al 100%. Il risultato di Kastua e Ekuma, però, rappresenta un unicum nel settore.

Celle solari a banda intermedia

Per il loro lavoro due fisici sono partiti da un campo particolare della ricerca fotovoltaica. Parliamo delle celle solari a banda intermedia (IBSC – Intermediate Band Solar Cells), una tecnologia emergente che ha il potenziale per rivoluzionare la produzione di energia pulita. In questi sistemi la radiazione solare può eccitare i portatori dalla banda di valenza a quella di conduzione, oltre che direttamente, anche in maniera graduale. Come?  “Passando” per l’appunto attraverso stati di una banda intermedia, livelli energetici specifici posizionati all’interno della struttura elettronica di un materiale creato ad hoc. “Ciò consente a un singolo fotone di provocare generazioni multiple di eccitoni attraverso un processo di assorbimento in due fasi“, scrivono i due ricercatori sulla rivista Science Advances.

Nel nuovo materiale quantistico creato dagli scienziati della Lehigh University questi stati hanno livelli di energia all’interno dei gap di sottobanda ideali. Una volta testato all’interno di una cella fotovoltaica prototipale il materiale ha mostrato di poter migliorare l’assorbimento e la generazione di portatori nella gamma dello spettro dal vicino infrarosso alla luce visibile. 

La rivoluzione dei materiali quantistici

Il duo ha sviluppato il nuovo materiale sfruttando i “gap di van der Waals”, spazi atomicamente piccoli tra materiali bidimensionali stratificati. Questi spazi possono confinare molecole o ioni e gli scienziati dei materiali li usano comunemente per inserire, o “intercalare”, altri elementi per ottimizzare le proprietà dei materiali. Per la precisione hanno inserito atomi di rame tra strati di seleniuro di germanio e solfuro di stagno. “Rappresenta un candidato promettente per lo sviluppo di celle solari ad alta efficienza di prossima generazione – ha sottolineato Ekuma – che svolgeranno un ruolo cruciale nell’affrontare il fabbisogno energetico globale“.