Rinnovabili • Geoingegneria climatica: disidratare l’atmosfera contro il global warming

La nuova frontiera della geoingegneria climatica: togliere vapore acqueo dalla stratosfera

Uno studio della NOAA pubblicato su Science Advances presenta una nuova soluzione per ridurre artificialmente il global warming antropico: favorire la formazione di nuvole prima che il vapore acqueo – un gas a effetto serra – raggiunga gli strati superiori dell’atmosfera terrestre. Molti i vantaggi pratici, ma c’è il rischio che stimoli la formazione di cirri, che aumentano l’effetto serra

Geoingegneria climatica: disidratare l’atmosfera contro il global warming
Foto di Paul Crook su Unsplash

La tecnica di geoingegneria climatica userebbe 2 kg di triioduro di bismuto a settimana

(Rinnovabili.it) – Disidratare artificialmente la stratosfera per rallentare il riscaldamento globale. Agendo su uno dei gas a effetto serra meno attenzionati dalle politiche sul clima, il vapore acqueo. E usando una tecnica già impiegata oggi, il cloud seeding, ma spostando l’intervento appena prima che le particelle raggiungano il 2° dei 5 strati in cui è suddivisa l’atmosfera del Pianeta. È la soluzione di geoingegneria climatica proposta da uno studio del Chemical Sciences Lab della National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) statunitense, pubblicato su Science Advances.

L’idea alla base di questa tecnica di geoingegneria climatica è impedire che l’aria umida, carica di vapore acqueo, raggiunga la stratosfera. Come? Disperdendo ad alta quota particelle che facilitano la formazione delle nuvole. In questo modo si diminuirebbe la concentrazione di vapore acqueo oltre i 9-17 km di altezza, dove può restare per anni assorbendo calore dalla radiazione solare e riflettendolo sulla Terra. Si calcola che l’aumento di vapore acqueo in stratosfera negli anni ’90 abbia contribuito al 30% dell’aumento della temperatura globale registrata in quel decennio.

Vantaggi e incertezze della geoingegneria climatica tramite deidratazione stratosferica intenzionale

Questa tecnica, battezzata “deidratazione stratosferica intenzionale”, presenterebbe alcuni vantaggi rispetto ad altre ipotesi di geoingegneria climatica proposte negli anni. Il primo: si può usare il triioduro di bismuto, un composto non tossico già impiegato per stimolare la nucleazione di ghiaccio nelle nuvole.

Secondo vantaggio: l’intervento si può concentrare in un’area molto piccola, ma con effetti globali. Il vapore acqueo raggiunge la stratosfera solo grazie a correnti ascensionali molto forti, e sono pochi i luoghi del Pianeta abbastanza caldi da generarle. Il principale è grande come l’Australia e si trova nel settore equatoriale del Pacifico.

Altre caratteristiche del fenomeno rendono meno complessa la logistica e la sostenibilità di un simile intervento di geoingegneria climatica. Sull’area interessata da correnti ascensionali potenti, nell’1% della massa di aria è concentrata metà del vapore acqueo presente. Si può quindi individuare questo 1% e concentrare l’intervento lì. Intervento che può essere effettuato con droni o sonde, senza il ricorso ad aerei. E richiederebbe una quantità limitata di materiale: appena 2 kg a settimana, secondo i calcoli presentati nello studio.

Ci sono ovviamente molte incertezze sull’efficacia e la sicurezza della deidratazione stratosferica intenzionale. Un rischio è di favorire la formazione di corpi nuvolosi come i cirri, che riflettono poco la radiazione solare via dal Pianeta ma assorbono molta radiazione infrarossa dalla superficie terrestre, immagazzinandola. Se ciò avvenisse, l’intervento avrebbe un effetto riscaldante, non raffrescante, sul termometro globale. E ci sono dubbi anche riguardo l’opportunità di testare la tecnica visti i benefici limitati: si stima che potrebbe ridurre solo l’1,4% del global warming antropico cumulato dall’età industriale ad oggi.


Rinnovabili • Turbine eoliche ad asse verticale

Turbine eoliche ad asse verticale, efficienza migliorata del 200%

Dall'EPFL svizzero il primo studio che applica un algoritmo di apprendimento automatico alla progettazione della pale delle turbine VAWT

Turbine eoliche ad asse verticale
via depositphotos

Nuovi progressi per le turbine eoliche ad asse verticale

Un aumento dell’efficienza del 200% e una riduzione delle vibrazioni del 70%. Questi due dei grandi risultati raggiunti nel campo delle turbine eoliche ad asse verticale,  presso l’UNFoLD, il laboratorio di diagnostica del flusso instabile della Scuola Politecnica Federale di Losanna (EPFL). Il merito va a Sébastien Le Fouest e Karen Mulleners che, in un’anteprima mondiale hanno migliorato questa specifica tecnologia impiegando un algoritmo di apprendimento automatico.

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Turbine eoliche VAWT, vantaggi e svantaggi

Si tratta di un progresso a lungo atteso dal comparto. Le turbine eoliche ad asse verticale o VAWT per usare l’acronimo inglese di “Vertical-axis wind turbines” offrono sulla carta diversi vantaggi rispetto ai classici aerogeneratori ad asse orizzontale. Ruotando attorno ad un asse ortogonale al flusso in entrata, il loro lavoro risulta indipendente dalla direzione del vento, permettendogli di funzionare bene anche nei flussi d’aria urbani. Inoltre offrono un design più compatto e operano a frequenze di rotazione più basse, il che riduce significativamente il rumore e il rischio di collisione con uccelli e altri animali volanti. E ancora: le parti meccaniche della trasmissione possono essere posizionate vicino al suolo, facilitando la manutenzione e riducendo i carichi strutturali.

Perché allora non sono la scelta dominante sul mercato eolico? Come spiega lo stesso Le Fouest, si tratta di un problema ingegneristico: le VAWT funzionano bene solo con un flusso d’aria moderato e continuo. “Una forte raffica aumenta l’angolo tra il flusso d’aria e la pala, formando un vortice in un fenomeno chiamato stallo dinamico. Questi vortici creano carichi strutturali transitori che le pale non possono sopportare“, scrive Celia Luterbacher sul sito dell’EPFL.

Energia eolica e algoritmi genetici

Per aumentare la resistenza, i ricercatori hanno cercato di individuare profili di inclinazione ottimali.  Il lavoro è iniziato montando dei sensori, direttamente su una turbina in scala ridotta, a sua volta accoppiata ad un ottimizzatore funzionante con algoritmi genetici di apprendimento. Di cosa si tratta? Di una particolare tipologia di algoritmi euristici basati sul principio della selezione naturale.

Quindi muovendo la pala avanti e indietro con angoli, velocità e ampiezze diverse, hanno generato una serie di profili di inclinazione. “Come in un processo evolutivo, l’algoritmo ha selezionato i profili più efficienti e robusti e ha ricombinato i loro tratti per generare una ‘progenie’ nuova e migliorata”. Questo approccio ha permesso a Le Fouest e Mulleners non solo di identificare due serie di profili di passo che contribuiscono a migliorare significativamente l’efficienza e la robustezza della macchina, ma anche di trasformare la più grande debolezza delle turbine eoliche ad asse verticale in un punto di forza. I risultati sono riportati su un articolo recentemente pubblicato sulla rivista Nature Communications.

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About Author / Stefania Del Bianco

Giornalista scientifica. Da sempre appassionata di hi-tech e innovazione energetica, ha iniziato a collaborare alla testata fin dalle prime fasi progettuali, profilando le aziende di settore. Nel 2008 è entrata a far parte del team di redattori e nel 2011 è diventata coordinatrice di redazione. Negli anni ha curato anche la comunicazione e l'ufficio stampa di Rinnovabili.it. Oggi è Caporedattrice del quotidiano e, tra le altre cose, si occupa quotidianamente delle novità sulle rinnovabili, delle politiche energetiche e delle tematiche legate a tecnologie e mercato.