Rinnovabili • alberi

Mille miliardi di alberi per salvare il Pianeta: funzionerà?

Tra le tante iniziative (molto pop) per la soluzione della crisi climatica, c’è quella di riforestare il Pianeta con mille miliardi di piante per assorbire CO2 e ridurre l’Effetto Serra. Ma basterà davvero? Sarà possibile piantare tanti alberi? A che prezzo? Ecco la prima puntata del focus

alberi

di Matteo Grittani

(Rinnovabili.it) – Grande attenzione mediatica è stata posta negli ultimi mesi sulla transizione ecologica e sulla crisi climatica che ci minaccia tanto quanto quella pandemica. In mezzo ad annunci non sempre realistici e scommesse su tecnologie che sembrano dettate più da logiche economiche e di mercato piuttosto che – come dovrebbe essere – da ragionamenti fisici e termodinamici, una vera e propria “moda” green sta spopolando: si parla sempre più della necessità di piantare nuovi alberi per salvare il pianeta attraverso la fotosintesi e il sequestro biologico dell’anidride carbonica.

Tutta “colpa” di uno studio “groundbreaking”, che nel 2019 dimostrava l’enorme potenziale del sequestro del carbonio se operato dai più antichi assorbitori di CO2 della storia: le piante. In sostanza con un’analisi che ebbe senza dubbio il merito di scuotere l’intera comunità scientifica, gli ecologi dell’ETH di Zurigo suggerivano di piantare un trilione di alberi per risolvere almeno in parte la crisi climatica che stiamo attraversando. Sulla spinta del loro lavoro pubblicato su Science e soprattutto del risalto mediatico conseguente, è stata lanciata a gennaio 2020 in occasione del World Economic Forum, l’iniziativa One Trillion Trees: una campagna globale di ripristino e piantumazione di foreste che mira a mettere a dimora mille miliardi di nuovi alberi entro il 2050.

Gli alberi, come è noto, sono un pozzo formidabile di anidride carbonica e piantarne di nuovi è senza dubbio auspicabile per restituire habitat alla fauna e ricostituire gli ecosistemi. Ma, allo stesso tempo, questa strategia potrebbe rivelarsi limitata e inaffidabile per assorbire CO2 e ridurre l’Effetto serra sul lungo termine. Pensiamoci: decenni di sforzi per garantire a una pianta l’altezza e il volume necessario per agire da “aspirapolvere carbonico” possono essere annichiliti in qualsiasi momento da ondate di calore improvvise, siccità, malattie, incendi o, peggio ancora, dalla deforestazione che procede inarrestabile.

Come se non bastasse, c’è il rischio che la sola idea di piantare alberi porti l’opinione pubblica a pensare che basti ciò per risolvere la crisi climatica e che tutte le trasformazioni epocali che dovremmo imporre alle nostre esistenze per renderle più sostenibili non siano più necessarie. Nulla di più fuorviante. E allora sorge spontaneo chiedersi: dobbiamo o non dobbiamo piantare questo trilione di alberi di qui al 2050? Cercheremo alla fine di questo approfondimento (che durerà alcune puntate) di rispondere alla domanda, ma per capire meglio il ruolo che la vegetazione del pianeta potrebbe avere (e avrà) in un contesto di transizione ecologica, bisogna fare un passo indietro. 

Quali piante pianteremo, farà la differenza

Secondo la stima più accurata fatta finora pubblicata sulle pagine di Nature nel 2015, ci sono circa 3mila miliardi di alberi su questo pianeta. Davvero tanti. Circa 422 per ogni singola persona sulla Terra. E pensare che prima che l’uomo cominciasse a deforestare ce ne erano circa il doppio. D’altro canto, oltre 15.3 miliardi di alberi ogni anno vengono abbattuti per far posto ad allevamento, edilizia, agricoltura intensiva e altre attività economiche poco sostenibili. Quindi potremmo dire: perché piantare nuovi alberi “piccoli” e meno capaci di assorbire CO2, e non concentrarsi invece a fermare la deforestazione che rende segatura la vegetazione matura, nel pieno della sua efficienza di sequestro del carbonio? Mistero.

Si, perché, per la natura, un albero non vale l’altro in fatto di assorbimento di anidride carbonica. Un “buon” albero ha almeno un centinaio di anni, cresce in foreste biodiverse e riesce a immagazzinare CO2 “per sempre”. Come? L’anidride carbonica non viene solo trasformata in glucosio che sostenta la pianta, crea steli e foglie (e poi finisce sulle nostre scrivanie sotto forma di fotocopie che getteremo in pochi giorni nel cestino), ma dà luogo anche a un fenomeno noto come sequestro biologico del carbonio (BCCS). In breve, le foreste “mature”, insieme al loro fitto sistema radicale, sono connesse tramite un vero e proprio network fungino, una rete di miceli dominata da una delle proteine più importanti della biosfera: la glomalina.

Nel giro di circa 150 anni, grazie alla glomalina e al suo “internet sotterraneo” di funghi e batteri, le piante sono in grado di immagazzinare tonnellate di CO2 in depositi stabili che si decompongono aerobicamente (in presenza di ossigeno) e vanno a nutrire le piante più piccole vicine. È ciò che di norma chiamiamo ecosistema. Ma nei piani “ambiziosi” (spesso sedicenti tali), le piante che vorremmo piantumare non sono certo sequoie secolari già inserite in un ecosistema che sottrae CO2 “a règime”. Niente affatto: piantiamo semi o piccoli arbusti di piante spesso poco efficienti ad assorbire gas serra e l’unico criterio con cui vengono scelte è la convenienza economica e il pay-back time con cui il legno grezzo che ne ricaveremo ripagherà l’investimento nella coltivazione. Insomma, servono un trilione di piante, ma non tutte le piante sono uguali ed egualmente efficaci ad assorbire anidride carbonica. 

La scala del problema

Come riporta il sito, finora gli alberi piantati dagli oltre 130 grandi contributori dal lancio dell’iniziativa One Trillion Trees sono solo 63 milioni. Ribadiamo un dato: ogni anno l’umanità ne abbatte 15.3 miliardi. UNEP (United Nations Environment Programme), ha cominciato a tenere conto di tutte le iniziative di riforestazione in atto nel mondo con un database nato nel 2006. Ebbene da quell’anno, gli alberi “riforestati” sono poco meno di 14 miliardi: molti senza dubbio, ma 1 miliardo di meno di quelli che perdiamo in un anno. Poniamo allora che l’iniziativa One Trillion Tree sia andata a buon fine e che tutti quanti gli alberi (sempre per chiarezza: mille miliardi), siano già stati piantati e supponiamo che siano già pronti per assorbire CO2 con efficacia paragonabile a enormi piante ben inserite in foreste secolari con reti micorriziche funzionati.

Secondo le stime degli stessi scienziati che hanno concepito l’iniziativa, potremmo catturare circa 205 gigatonnellate (miliardi di tonnellate) di carbonio emesso sotto forma di gas serra. Ciò ridurrebbe l’anidride carbonica in atmosfera del 25% e annullerebbe circa 20 anni di emissioni antropiche liberate con i ritmi attuali. Per comprendere meglio, si tratterebbe di circa la metà di tutti i gas serra emessi dall’essere umano dal 1960. Sembra un buon risultato e per certi versi lo è senza dubbio, ma bisogna ricordare che l’uomo ha prodotto in circa 300 anni circa 4000 miliardi di tonnellate di CO2 “in eccesso”, che hanno sbilanciato il ciclo del carbonio terrestre. È questo disequilibrio che ha generato il riscaldamento climatico tramite il ben noto fenomeno dell’Effetto serra.

Ecco che, muovendoci sempre nel “best case scenario”, nonostante la grande sfida compiuta dall’umanità di piantare mille miliardi di piante (uno sforzo praticamente impossibile da svolgere logisticamente, lo vedremo con il prossimo episodio), rimarrebbe ancora la gran parte dei gas serra emessi da quando l’uomo ha cominciato a bruciare combustibili fossili e agire con le sue mani sul Pianeta. In altre parole – e vedremo in dettaglio come e perché nei prossimi episodi – il problema del cambiamento climatico sarebbe solo in minima parte affrontato. 

Rinnovabili •
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.


Rinnovabili • Batterie al sodio allo stato solido

Batterie al sodio allo stato solido, verso la produzione di massa

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
via Depositphotos

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 Na2Sx 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 .

Rinnovabili •
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.


Rinnovabili • fotovoltaico materiale quantistico

Fotovoltaico, ecco il materiale quantistico con un’efficienza del 190%

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

fotovoltaico materiale quantistico
via Depositphotos

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“.

Rinnovabili •
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.