Un esperimento di geoingegneria unico nel suo genere sta per fare il suo primo passo

Gli scienziati di Harvard hanno in programma di lanciare un pallone quest'estate per testare l'attrezzatura necessaria per i primi esperimenti di geoingegneria nella stratosfera.

Cody Schroeder/Unsplash

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• Giacomo Tempio pagina di archivio

19 febbraio 2021

Intrappolata all'interno di un lungo tubo di vetro in un laboratorio al piano terra dell'Università di Harvard, c'è una copia in miniatura della stratosfera.

Quando ho visitato Frank Keutsch nell'autunno del 2019, mi ha accompagnato in laboratorio, dove il tubo, avvolto in un isolamento grigio, correva per tutta la lunghezza di una panca nell'angolo posteriore. Riempiendolo con la giusta combinazione di gas, a temperature e pressioni particolari, Keutsch e i suoi colleghi avevano simulato le condizioni a circa 20 chilometri sopra la superficie terrestre.

Nel testare come varie sostanze chimiche reagiscono in quest'aria rarefatta, il team sperava di condurre un test grezzo di uno schema controverso noto come geoingegneria solare, che mira a contrastare il cambiamento climatico spruzzando minuscole particelle nella stratosfera per riflettere una parte maggiore del calore del sole all'interno. spazio.

Ma cosa c'è in quel tubo è davvero com'è la stratosfera? chiede Keutsch, professore di ingegneria, chimica e scienze atmosferiche, mentre indicava. Questa è la domanda. Cerchiamo di pensare a tutto, ma direi che non si sa mai del tutto.

Ecco perché lui e altri ricercatori, tra cui lo scienziato del clima di Harvard David Keith, vogliono spostare i loro esperimenti fuori dalla loro stratosfera giocattolo e su quella reale. Sperano di condurre una serie di voli scientifici in mongolfiera , il primo dei quali potrebbe essere lanciato dall'Esrange Space Center di Kiruna, in Svezia, già quest'estate.

'Spero seriamente che non ci troveremo mai in una situazione in cui questo deve effettivamente essere fatto, perché penso ancora che questo sia un concetto molto spaventoso e qualcosa andrà storto'.

Frank Keutsch, investigatore principale di SCoPEx

Il volo iniziale valuterà semplicemente se le apparecchiature e il software del velivolo funzionano correttamente nella stratosfera, dove le temperature possono scendere sotto i -50 ˚C e la pressione varia da un decimo a un millesimo di quella al livello del mare. Ma nei lanci successivi, i ricercatori sperano di rilasciare piccole quantità del tipo di particelle che potrebbero disperdere la luce solare.

In un mondo che sta riducendo le emissioni di anidride carbonica troppo lentamente per prevenire cambiamenti climatici catastrofici, la geoingegneria solare potrebbe far guadagnare tempo. Ma farlo su larga scala potrebbe significare pasticciare con i modelli meteorologici di tutto il pianeta. Gli effetti sono imprevedibili; in alcuni punti, potrebbero anche essere disastrosi.

Nelle prossime settimane, dunque, un comitato consultivo indipendente che sta esaminando le questioni legali, etiche e ambientali che circondano il progetto dovrebbe determinare se il gruppo di ricerca debba procedere con il primo volo. Il comitato dovrà anche pronunciarsi prima di qualsiasi volo che effettivamente rilasci materiali e determinare quali passi il team di ricerca dovrebbe o deve intraprendere per impegnarsi con il pubblico e le autorità di regolamentazione.

Se quei lanci saranno approvati, e questo è ancora un grande se, saranno i primi esperimenti di geoingegneria nella stratosfera. Ma prima ancora che i palloncini abbiano lasciato il suolo, lo sono già suscitando critiche .

Troppo pericoloso da usare

L'idea di raffreddare il pianeta disperdendo le particelle nell'atmosfera, attenuando la luce solare e compensando parte del riscaldamento causato dalle emissioni di gas serra, ha un precedente: la natura lo fa già.

Le principali eruzioni vulcaniche come il Monte Pinatubo nel 1991 hanno vomitato milioni di tonnellate di anidride solforosa nell'aria, abbassando le temperature globali negli anni successivi. Anche l'anidride solforosa emessa dalle centrali a carbone e dalle navi produce effetti di raffreddamento misurabili.

Per alcuni critici, farlo deliberatamente come misura contro il cambiamento climatico è sconsiderato anche solo su cui riflettere, per non parlare di sperimentare. Alcuni studi hanno scoperto che la geoingegneria solare potrebbe alterare in modo significativo i modelli delle precipitazioni e ridurre alcuni raccolti in certi luoghi . D'altro canto, Altro carte hanno concluso che gli effetti collaterali ambientali potrebbero essere piccoli fintanto che la geoingegneria è fatto in modo moderato .

Ma tutte le ricerche fatte fino ad oggi, con poche eccezioni su piccola scala , è stato condotto in modelli informatici o esperimenti di laboratorio. Quindi Keutsch e i suoi colleghi sostengono che le loro prove con i palloncini sono un passo fondamentale successivo.

L'idea di base per i loro cosiddetti esperimenti SCoPEx, proposto per la prima volta nel 2014 , è quello di lanciare un pallone, dotato di eliche e sensori, che rilascerebbe fino a due chilogrammi di particelle di dimensioni submicrometriche in un pennacchio lungo circa un chilometro. Un aereo di linea commerciale pompa quantità simili di materiale ogni minuto, Note di Keith .

Quindi il pallone virava e lentamente zigzagava attraverso il pennacchio dalla direzione opposta. I suoi sensori tenteranno di misurare quanto ampiamente si disperdono le particelle, come interagiscono con altri composti e quanta luce solare riflettono.

PER CORTESIA DI SCOPEX

Qualunque cosa abbiano trovato potrebbe essere ritrasmessa in modelli computerizzati, perfezionando la nostra comprensione di cosa spruzzare centinaia di migliaia a milioni di tonnellate di materiale può fare.

A questo punto, il team spera di condurre una serie di voli per un certo numero di anni. Inizialmente, intendono rilasciare una polvere fine di carbonato di calcio, l'ingrediente principale del gesso, ma alla fine i ricercatori vogliono testare altri materiali, probabilmente incluso l'acido solforico (che è un sottoprodotto dell'anidride solforosa rilasciata dai vulcani).

Ma alcuni temono che anche questi limitati esperimenti siano un passo troppo avanti.

Wil Burns, co-direttore dell'Institute for Carbon Removal Law & Policy dell'Università americana, ritiene che ci dovrebbe essere un tentativo di raggiungere una sorta di consenso globale sull'opportunità o meno di utilizzare uno strumento del genere da parte della società prima che gli esperimenti all'aperto vadano avanti.

Ma per lui la risposta è no: gli impatti ambientali sono sconosciuti. Le sfide per governare un tale strumento sono immense: un singolo paese potrebbe svolgere da solo la geoingegneria solare, ma tutti i paesi sarebbero interessati. E le generazioni future potrebbero essere costrette a gestirne gli effetti per centinaia di anni. Aggiunge che non possiamo sapere cosa farà davvero su scala planetaria fino a quando non sarà completamente schierato e, a quel punto, saremo bloccati con qualsiasi siccità o altri pericoli fino a quando gli effetti non si placheranno.

Alcuni gruppi ambientalisti e critici di geoingegneria chiedono ai funzionari del governo in Svezia, dove verrebbe lanciato il primo volo SCoPEx, e ai capi della Swedish Space Corporation, che li gestirebbe, di opporsi agli esperimenti. Sostengono non che la ricerca stessa presenti rischi ambientali, ma che crei un pendio scivoloso verso la normalizzazione e il dispiegamento di uno strumento pericoloso e potente.

La geoingegneria solare è una tecnologia con il potenziale di conseguenze estreme e si distingue come pericolosa, imprevedibile e ingestibile, si legge in una lettera emessa da Greenpeace Svezia, Biofuelwatch e altri gruppi. Non c'è alcuna giustificazione per testare e sperimentare una tecnologia che sembra essere troppo pericolosa per essere mai utilizzata.

Il ricercatore riluttante

Keutsch afferma che è un timore molto valido che gli esperimenti di geoingegneria possano rendere più probabile l'uso finale della tecnologia. Come mi ha detto durante un'intervista nel suo ufficio, lui stesso pensa che la geoingegneria sia il modo sbagliato di affrontare il cambiamento climatico. Lo ha paragonato agli oppiacei che alleviano il dolore acuto ma portano ad altri problemi come la dipendenza. La soluzione molto più sicura ed efficace sarebbe quella di ridurre rapidamente le emissioni di gas serra.

Ma, teme, il cambiamento climatico è così lontano ed è così probabile che diventi così dirompente che qualche nazione disperata potrebbe comunque andare avanti con la geoingegneria. Un precedente Lo studio di Harvard ha trovato che il costo dello sviluppo e del pilotaggio di una flotta di aerei specializzati per svolgere il lavoro costerebbe appena 2 miliardi di dollari all'anno, rendendolo alla portata economica di molti paesi.

Dal momento che è l'unico strumento che potrebbe fare davvero la differenza per le temperature globali entro il periodo di un mandato politico, potrebbe diventare un'opzione incredibilmente seducente nelle nazioni che soffrono per ondate di calore mortali, siccità, carestie, incendi o inondazioni. Usarlo senza una ricerca sufficiente sarebbe molto pericoloso, dice Keutsch.

Il professore di Harvard Frank Keutsch, ricercatore principale di SCoPEx.

ELIZA GRINNELL, FACOLTA' DI INGEGNERIA E SCIENZE APPLICATE DI HARVARD

La gente pensa che, poiché sto facendo ricerche di geoingegneria, io voglia fare geoingegneria, dice. La mia opinione è in realtà molto forte che spero seriamente che non ci troveremo mai in una situazione in cui questo deve effettivamente essere fatto, perché penso ancora che questo sia un concetto molto spaventoso e qualcosa andrà storto.

Ma allo stesso tempo, penso che capire meglio quali possono essere i rischi sia molto importante, aggiunge. E penso che per la ricerca diretta a cui sono più interessato, se c'è un tipo di materiale che può ridurre significativamente i rischi, penso che dovremmo saperlo.

Supervisione

Il gruppo inizialmente sperato per iniziare i voli in mongolfiera già nel 2018 a Tucson, in Arizona, e successivamente ha esplorato i piani nel New Mexico. Hanno optato per spostare il primo sforzo in Svezia a causa del COVID-19 e di altre sfide logistiche e di programmazione, secondo il sito web del progetto.

Parte del ritardo è dovuto alla decisione del team di Keutsch di istituire un comitato indipendente per valutare gli impatti etici e legali degli esperimenti proposti. Non dovevano averne uno, dal momento che lo sforzo di ricerca non ha finanziamenti federali. (Infatti, quando il progetto è iniziato, là era nessun finanziamento federale degli Stati Uniti per la ricerca in geoingegneria. Il progetto funziona con denaro interno di Harvard e donazioni di individui e gruppi, tra cui Bill Gates , la Fondazione William e Flora Hewlett, la Fondazione Alfred P. Sloan, e altri .)

Ma Jane Long, ex direttrice associata del Lawrence Livermore National Laboratory, ha fortemente raccomandato la creazione di un comitato di revisione esterno. (Ha anche aiutato a scegliere il suo presidente.) Era importante per il futuro di questa tecnologia che non fossero visti come cattivi scienziati che scappavano per fare qualche esperimento senza alcuna revisione, dice.

Long sottolinea che gli esperimenti, come proposto inizialmente, sono su scala molto ridotta ed è improbabile che presentino pericoli per la salute o per l'ambiente. Ma il consiglio, dice, costringe i ricercatori ad articolare a cosa serve il lavoro e ad affrontare le preoccupazioni del pubblico.

Il comitato ha già pubblicato un rapporto che fornisce suggerimenti su come il gruppo di ricerca dovrebbe comunicare con il pubblico prima di qualsiasi volo che rilasci particelle. Tra l'altro, lo consiglia s creare un libro informativo per spiegare i problemi e invitare le persone che vivono vicino alla traiettoria di volo dei palloni a partecipare a un dialogo deliberativo sull'esperimento stesso e sulla governance della ricerca di geoingegneria solare.

Tuttavia, Burns e altri sostengono che al comitato mancano alcune voci cruciali, inclusi i critici della ricerca sulla geoingegneria e i rappresentanti dei paesi più poveri. E crede che questi punti ciechi siano evidenti nel rapporto iniziale della commissione. Presuppone, e in qualche modo mostra un pregiudizio, che stiamo solo impegnando il pubblico per capire come arrivare alla fase successiva in termini di esperimenti sul campo, e questo sembra creare una sorta di conclusione scontata in termini di cosa accadrà e cosa dovrebbe accadere, dice.

Cosa potrebbero imparare

La squadra di Keutsch lo ha già fatto eseguire simulazioni al computer esplorare come le particelle rilasciate dalle loro apparecchiature si dissiperanno nell'aria. Se e quando inizieranno a testarlo sul serio, dovrebbero essere in grado di misurare con maggiore precisione il modo in cui i granelli di carbonato di calcio o acido solforico si diffondono o si aggregano, un test cruciale di quanto bene questi materiali potrebbero funzionare per la geoingegneria. Se le particelle sono troppo grandi, affonderanno troppo rapidamente fuori dalla stratosfera, richiedendo più materiali per disperdere la stessa quantità di luce solare.

Un'altra domanda cruciale è come le particelle reagiranno con altre sostanze chimiche nella stratosfera, in particolare il carbonato di calcio, dal momento che non si trova lassù naturalmente.

PER CORTESIA DI SCOPEX

Il team ha scelto il carbonato di calcio invece dei solfati per due motivi, afferma Keutsch: i solfati mangiano lo strato protettivo di ozono e, sebbene abbiano un effetto di raffreddamento sulla superficie terrestre, riscaldano la stratosfera. Ciò potrebbe stimolare i modelli meteorologici in modi che potrebbero essere difficili da prevedere. Stai cercando di colpire il sistema terrestre in modi che non penso che i nostri modelli siano bravi a prevedere, dice.

Tuttavia, il carbonato di calcio ha le sue incognite. Quegli esperimenti nel tubo di vetro fondare che non è particolarmente reattivo con i composti che incontrerà nella stratosfera. Ma il modo in cui interagisce con altre sostanze chimiche in quella reale potrebbe influenzare la quantità di radiazione ultravioletta assorbita e la quantità di luce solare dispersa.

Le osservazioni dei voli potrebbero aiutare a perfezionare la nostra comprensione di quanto di questi materiali potrebbe essere necessario per abbassare le temperature globali, quali rischi potrebbe comportare il loro rilascio o se funzionerà affatto.

Ma ci saranno ancora dei limiti reali su ciò che i ricercatori possono imparare dagli esperimenti con minuscoli palloncini. Non saranno in grado di rilevare il destino a lungo termine delle particelle rilasciate nella stratosfera, perché diventeranno rapidamente troppo diluite per essere rilevate. Inoltre, riconosce Keutsch, ci sono semplicemente alcune cose che non possono essere conosciute fino a quando qualcuno non distribuirà la geoingegneria solare su vasta scala.

Il sistema terrestre è così complesso, dice. Non credo che possiamo prevedere del tutto. Non possiamo mai essere veramente sicuri di cosa accadrà quando lo fai.