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Non abbiamo ancora idea di come eliminare più di un quarto delle emissioni di energia
David McNuovo | Getty
Le discussioni sul clima in genere si concentrano sulla necessità di sostituire le centrali elettriche a combustibili fossili con tecnologie come turbine eoliche e pannelli solari.
Ma un nuova carta in Scienza offre un chiaro promemoria del fatto che ci sono ancora enormi parti del sistema energetico globale in cui semplicemente non abbiamo modi convenienti per fermare le emissioni di gas serra.
I viaggi aerei, i trasporti e le spedizioni a lunga distanza, la produzione di acciaio e cemento e le restanti parti del settore energetico rappresentano il 27% delle emissioni globali dei settori energetico e industriale. E gli autori affermano che abbiamo bisogno di molta più ricerca, innovazione e coordinamento strategico per ripulire queste fonti.
Se siamo davvero ambiziosi nel raggiungere i nostri obiettivi climatici, dobbiamo affrontare questi settori difficili ora, afferma l'autore principale del documento, Steven Davis, uno scienziato del sistema terrestre presso l'Università della California, a Irvine. (Gli oltre 30 importanti coautori includono Sally Benson a Stanford, Ken Caldeira al Carnegie Institution, Nathan Lewis del California Institute of Technology e Jessika Trancik e Yet-Ming Chiang al MIT.)
Aviazione, autotrasporti e spedizioni
Il calo dei costi e il miglioramento delle prestazioni delle batterie agli ioni di litio e delle celle a combustibile a idrogeno hanno permesso di iniziare a ripulire grandi porzioni dell'industria dei trasporti, comprese automobili, autocarri leggeri e semilavorati a corto raggio.
~6% delle emissioni globali di carbonio
Contributi dell'aviazione, trasporti e spedizioni a lunga distanza.
Ma le batterie e le celle a combustibile sono ancora troppo pesanti e costose per il trasporto e la spedizione a lunga distanza, così come per la stragrande maggioranza dei viaggi aerei. Per questi, concludono gli autori, è probabile che i combustibili liquidi rimangano la fonte di energia preferita, data la quantità di energia che può essere confezionata in un dato peso e volume.
I ricercatori esaminano una serie di soluzioni, tra cui combustibili a base di idrogeno o ammoniaca, biocombustibili avanzati, combustibili sintetici e combustibili solari prodotti utilizzando quelle che sono conosciute come foglie artificiali (vedi La corsa per inventare la foglia artificiale). Ma nessuno di questi può essere generato neanche lontanamente a buon mercato come un gallone standard di benzina o diesel.
I ricercatori osservano che quest'area potrebbe richiedere una priorità speciale negli sforzi di ricerca e sviluppo. Tali tecnologie potrebbero anche fornire una forma di accumulo di energia a lungo termine per le fonti rinnovabili come il solare e l'eolico, fornendo un tassello mancante cruciale anche nel settore dell'elettricità.
Cemento e acciaio
La produzione di due dei materiali da costruzione più comuni al mondo, acciaio e cemento, genera anche una notevole anidride carbonica. Il carbonio viene utilizzato per ridurre il minerale di ferro nel processo di creazione dell'acciaio, mentre la produzione di cemento comporta la decomposizione del carbonato di calcio utilizzando un calore elevato, che genera anche emissioni.
~9% delle emissioni globali di carbonio
Contributi dalla produzione di cemento e acciaio.
In entrambi i casi, questo inquinamento potrebbe essere ridotto aggiungendo sistemi che catturano il carbonio prima che venga rilasciato dalle piante, nonché passando a pratiche completamente diverse. La bonifica del cemento, ad esempio, potrebbe richiedere il passaggio a nuovi materiali in grado di catturare e sequestrare l'anidride carbonica (vedi Cosa è successo al cemento verde?).
Ma anche qui, la domanda è il costo. Gran parte della produzione mondiale di acciaio e cemento si verifica nelle parti povere del mondo, dove è particolarmente difficile sostenere costosi aggiornamenti o revisioni di impianti legacy che normalmente possono funzionare per decenni.
Elettricità che segue il carico
Le fonti di energia rinnovabile come l'eolico e il solare stanno fornendo una quota crescente di elettricità, ma la sfida fondamentale è stata che la produzione di energia precipita quando il sole non splende e il vento non soffia. La gestione di una rete affidabile richiede quindi appoggiarsi ad altre centrali elettriche in grado di aumentare e diminuire rapidamente la produzione per soddisfare la domanda, un lavoro che segue il carico che è sempre più affidato agli impianti di gas naturale che emettono carbonio.
Gli autori concludono che affrontare questa sfida senza aggiungere emissioni di gas serra richiederà migliori sistemi di cattura del carbonio, centrali nucleari più flessibili, forme più economiche di stoccaggio dell'energia su larga scala e vari strumenti e incentivi che possano incoraggiare residenti e aziende a ridurre il consumo di elettricità a tempi di picco di produzione.
~12% delle emissioni globali di carbonio
Contributi da u201cload-followingu201d elettricità
In particolare, il documento ha esaminato solo le parti dei sistemi energetici e industriali in cui oggi mancano strumenti convenienti per eliminare l'inquinamento da gas serra. Tra le altre sfide, il mondo ha anche bisogno di trovare modi per ridurre significativamente le emissioni prodotte dall'agricoltura e i cambiamenti nell'uso del suolo come la deforestazione. E, naturalmente, dobbiamo iniziare a potenziare le tecnologie che abbiamo a disposizione per ripulire il settore elettrico a un ritmo molto più rapido (vedi A questo ritmo, ci vorranno quasi 400 anni per trasformare il sistema energetico).