• Articolo , 5 luglio 2010
  • Bio Char, il segreto della terra scura

  • Potrebbe costituire la via per una nuova agricoltura ed una soluzione alla crescente domanda energetica globale. Parliamo del carbone vegetale, sottoprodotto della pirolisi della biomassa da molti indicato come promettente strategia di mitigazione del cambiamento climatico

Nel 1879 l’esploratore britannico Herbert Smith narrava sulle pagine del periodico americano Scribner’s Monthly le bellezze dell’Amazzonia e la straordinaria fecondità delle piantagioni della canna da zucchero da cui era stato notevolmente impressionato. Il segreto, riportava Smith, stava tutto nella terra preta, in portoghese “terra scura”: in epoca pre-colombiana i popoli dell’Amazzonia centrale avevano l’abitudine di concimare i suoli con una miscela di ossa, letame e carbone vegetale (bio-char) creando appunto una terra molto fertile, la terra preta, ricchissima in elementi essenziali come l’azoto, il fosforo e soprattutto il carbonio da cui deriva il colore scuro dei suoli stessi. Le analisi geochimiche di campioni di questi suoli non solo hanno rivelato un contenuto di carbonio nella terra preta circa 18 volte superiore (9% contro 0.5%) rispetto ai suoli analoghi non trattati, ma anche un’età del carbonio accumulato che arriva a 7000 anni. E sono proprio questi due parametri, la notevole longevità e l’elevato contenuto di carbonio, che hanno acceso le speranze di utilizzo del bio-char come efficace strategia di Carbon Capture and Storage e mitigazione dei cambiamenti climatici.
Il segreto di terra preta e della elevata produttività delle sue colture è spiegabile in larga misura dalla presenza del bio-char; questo carbone è ottenuto scaldando la biomassa e gli scarti agricoli in un’atmosfera priva o povera di ossigeno mediante un trattamento termochimico chiamato pirolisi (a differenza della combustione in cui l’ossigeno è uno degli “ingredienti” principali del processo) che produce un gas e un liquido combustibili e un sottoprodotto spugnoso, il “bio-char” appunto.

Esattamente come una spugna, possiede una struttura estremamente porosa in cui possono essere inglobati nutrienti e fertilizzanti in quantità che strutture meno porose non sono in grado di fare, ed inoltre aumentando la ritenzione di questi additivi, è in grado di limitarne la lisciviazione, riducendo la perdita di elementi nutritivi. Inoltre ospita colonie di organismi batterici che con la loro azione metabolica incrementano le fertilità dei terreni.
Fin qui sarebbe un ottimo ammendante agricolo, ma l’aspetto che affascina di più è quello riguardante lo stoccaggio di carbonio che si può ottenere tramite questa strategia.
Il prodotto, infatti, apporta una quantità di carbonio organico extra ai suoli a cui è addizionato: 1 ettaro di 1 metro di profondità di terra preta può contener fino a 250 tonnellate di carbonio, più del doppio (100 tonnellate) di un suolo a cui non sia stato aggiunto il carbone vegetale. Questi numeri indicano senza dubbio che il bio-char potrebbe essere una valida soluzione al depauperamento dei suoli in molte regioni del mondo come l’Africa sub sahariana e l’Asia meridionale, dove la mancanza di una sicurezza alimentare e la malnutrizione raggiungono ancora oggi livelli intollerabili.
L’aumento della varietà delle coltivazioni, l’irrigazione, l’aggiunta di pesticidi e fertilizzanti, sono tutte “pratiche” agricole che beneficiano enormemente dall’aggiunta di bio-char ai suoli, soprattutto in un’ottica di gestione sostenibile ed efficiente di questa risorsa così labile.
Ma in che termini il carbone vegetale può essere visto come una soluzione ai cambiamenti climatici e alla crescente domanda energetica globale?
Su questo punto alcuni scienziati sono attualmente cauti, anche se gli “entusiasti” del bio-char, come il Prof. Johannes Lehmann della Cornell University di New York, controbattono con numeri sorprendenti.
La comunità scientifica è ormai concorde nel sostenere che la sfida ai cambiamenti climatici deve essere vinta in primis con l’abbattimento delle emissioni di gas serra derivanti dall’utilizzo di combustibili fossili.

Dal momento però che non è plausibile ridurre a zero tali emissioni, una strategia è sequestrare i gas serra, e l’anidride carbonica in particolare, dall’atmosfera. La cattura e lo stoccaggio di carbonio sotto forma di CO2 (Carbon Capture and Storage in inglese) attualmente sono stati pensati e realizzati in termini di opere di riforestazione e di pompaggio della CO2 in bacini petroliferi esausti sul fondo del mare; la prima strategia però è efficace in termini di sequestramento di carbonio solo nella fase di crescita delle foreste e quindi su un arco temporale decennale-secolare, mentre la seconda opzione, come è facile intuire, presenta un livello di rischio non certo trascurabile.
Lo stoccaggio di CO2 atmosferica utilizzando il bio-char è un’ulteriore alternativa a basso costo. Circa 60 miliardi di tonnellate di carbonio vengono annualmente sequestrate dall’atmosfera dalle piante mediante fotosintesi; il 10% di questa quantità si ritrova poi sotto forma di scarti agricoli e forestali o lettiera. Processando mediante pirolisi di queste 6 miliardi tonnellate di carbonio si potrebbero ottenere annualmente 3 miliardi di tonnellate di bio-char, corrispondenti ad una stessa quantità di CO2 rimossa dall’atmosfera e pari a circa il 40% delle attuali emissioni di anidride carbonica antropogenica in atmosfera. Inoltre, come dimostrato dalla datazione dei suoli dell’Amazzonia, il bio-char decompone molto più lentamente della biomassa originaria, e questo significa dilatare i tempi del ciclo del carbonio dall’atmosfera alla pianta, su una scala temporale molta più vasta.

Sequestrare il carbonio dal ciclo della fotosintesi con il bio-char significa quindi sequestrare direttamente CO2 dall’atmosfera e stoccarla per periodi di tempo lunghissimi in un serbatoio a bassissimo rischio; è difficile infatti immaginare un qualsiasi imprevisto o incidente in grado di rimuovere il bio-char dal suolo una volta che questo vi è stato incorporato.
Il processo di produzione del bio-char mediante pirolisi infine, è esso stesso un beneficio in termini di energia pulita. Durante la pirolisi le biomasse vengono scaldate a basse temperature in assenza di ossigeno e questo trattamento consente la formazione, oltre che di bio-char, anche di una frazione liquida, detta bio-olio, e di una frazione gassosa; se questi gas esausti vengono sequestrati e processati in modo tale da ottenere energia come calore o elettricità, e lo stesso bio-olio viene bruciato o parzialmente sostituito ai combustibili tradizionali, la sostenibilità dell’intero processo aumenta notevolmente, contribuendo in maniera positiva alla riduzione del consumo di combustibili fossili e delle emissioni da essi derivanti. Ovviamente anche il bio-char stesso potrebbe essere bruciato come carbone per ottenere energia pulita, ma i calcoli degli esperti hanno dimostrato che i vantaggi maggiori in termini di riduzione di emissioni di gas serra, pari ad un bilancio di carbonio negativo, si avrebbero con l’addizione ai suoli.
E’ troppo azzardato quindi parlare di una futura “rivoluzione nera”?
L’approccio basato sul bio-char è indubbiamente promettente e consentirebbe simultaneamente di ottenere un triplice vantaggio in termini di aumento della fertilità dei suoli, contributo positivo ai cambiamenti climatici ed energia pulita.
Gli scettici puntano però il dito su alcuni aspetti; uno dei problemi maggiori è legato al fatto che le stime sull’effettiva persistenza del bio-char sono ancora abbastanza fumose e oltretutto, nonostante l’esempio di terra preta in Amazzonia abbia dimostrato delle enormi potenzialità, non tutti i suoli potrebbero rispondere allo stesso modo e trarre gli stessi benefici in termini di fertilità.
Quello che manca fondamentalmente è la certezza dei risultati (anche se i primi dati sembrano incoraggianti), affiancato alla consapevolezza che nessuna tecnologia, senza un ripensamento degli stili di vita, potrà mai sopperire in toto ai danni enormi che lo smodato consumo di fonti fossili sta creando al nostro pianeta.