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Pannelli solari o alberi per mitigare il clima?

Uno studio spiega con dati nuovi che la partita della riduzione o assorbimento della CO2 è nettamente a favore dell’energia fotovoltaica. Ma poi perché la competizione dovrebbe essere fra pannelli solari e foreste?

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Gli uomini, diceva il grande biologo Ewdward Wilson, sono “biofili”, amano cioè istintivamente le cose naturali e ne hanno bisogno per stare bene.

Intuizione poi confermata dalla psicologia e dalla medicina che hanno notato le capacità curative o di accelerazione della guarigione mentale o fisica che ha il trascorrere del tempo in ambienti naturali.

Questa “biofilia” influenza anche il dibattito su come fare a rallentare il cambiamento climatico, limitando la presenza di CO2 nell’atmosfera.

Da una parte ci sono i “tecnofili”, che dicono che la strada migliore è riempire il pianeta di centrali a energia rinnovabile, eliminando così l’aggiunta della CO2 da combustibili fossili.

Dall’altra ci sono i “biofili”, che dicono che in realtà i migliori “spazzini” dell’atmosfera esistono già da miliardi di anni: sono i vegetali che con la loro fotosintesi sono in grado di assorbire la CO2 dall’aria e trasformarla in materia organica che, se non si decompone o brucia, può sequestrare il carbonio per secoli, sottraendolo all’atmosfera.

A riprova di ciò i “biofili” ricordano quanto accaduto dopo la conquista dell’America del Sud da parte degli europei: lo spopolamento di quel continente, che perse circa 50 milioni di persone a causa di armi, maltrattamenti e malattie importate dagli europei, provocò un tale rimboschimento spontaneo da far abbassare tanto la CO2 in aria da innescare la Piccola Età Glaciale, continuata fino a quando abbiamo cominciato a inzeppare l’atmmosfera di CO2 fossile.

I campi non sono però “opposti”: entrambi riconoscono la necessità che si segua anche la strategia del “competitore”, solo che pensano che la propria sia la più efficace.

In effetti sia la strada “tecnica” che la “biologica” hanno i loro pro e contro.

Fotovoltaico ed eolico possono essere costruiti rapidamente a volumi elevatissimi, e cominciano da subito a funzionare. D’altra parte, occupano molto terreno, per alcuni sono brutti da vedere, sono prodotti legati all’industria, quindi all’inquinamento, richiedono anche sistemi di accumulo e molte materie prime, talvolta rare, e infine, a fine vita hanno anche bisogno di complessi sistemi di riciclo.

Le foreste, invece, costano poco, crescono spontaneamente, sono belle da vedere, si mantengono e riciclano da sole, producono ossigeno e ospitano tanta biodiversità.

Ma anche loro richiedono molto spazio e molta acqua, che potrebbero essere sottratti alla produzione di cibo, e hanno bisogno di diversi decenni per crescere, prima di avere un impatto rilevabile sul clima, un tempo che forse non abbiamo più.

Ma allora, quale delle due strade è la migliore, la tecnofila o la biofila?

Hanno provato a dare una risposta definitiva a questa domanda Rafael Stern e Jonathan D. Muller, biologi del Weizmann Institute of Science, in Israele, in una ricerca apparsa su PNAS Nexus.

“Abbiamo compiuto un’analisi completa del ciclo di vita dei pannelli fotovoltaici, dal punto di vista delle emissioni di CO2 e della prevedibile sua produzione di elettricità, che va sostituire quella da fonti fossili, basandoci su un impianto situato nel deserto del Negev da 4,9 MW”, ha illustrato Muller.

“In parallelo – ha spiegato – abbiamo compiuto lo stesso tipo di analisi su una eguale superficie di foresta nella riserva di Yatir, a nord del Negev, considerando la CO2 liberata per la preparazione del terreno e della piantumazione degli alberelli, e quanta CO2 assorbiranno nel corso della loro probabile vita”.

Fin qui un normale studio del bilancio di CO2. Ma i ricercatori hanno aggiunto un punto che in genere viene trascurato: il riscaldamento del pianeta causato dalla luce assorbita da foglie e pannelli.

Il punto è questo: sia i pannelli solari che le foglie sono più scuri del terreno e la luce che assorbono è usata solo in minima parte per produrre elettricità o zuccheri tramite la fotosintesi. La restante parte scalda pannelli e foglie, trasformandosi in radiazione infrarossa, che viene riemessa nell’atmosfera, proprio alla lunghezza giusta per essere intrappolata dai gas serra.

Al contrario, la luce riflessa dal terreno, che è tanta nelle più chiare aree desertiche, attraversa l’atmosfera e si perde nello spazio senza riscaldare il pianeta.

“In parole semplici, sia le foreste che i pannelli solari, raffreddano sì il pianeta con i loro effetti sulla CO2 atmosferica, ma al tempo stesso lo riscaldano, rendendolo più scuro di quello che sarebbe senza la loro presenza. Nel nostro studio abbiamo quindi valutato questo aspetto che va incidere in modo importante nel bilancio finale del contributo che i due sistemi, naturale o artificiale, possono fornire per contenere il surriscaldamento planetario”, dice Muller.

Bene, i risultati individuati dai tre ricercatori sono questi: rispetto al terreno arido desertico, il FV riduce l’albedo (la riflessione della luce) di quasi la metà, e la foresta di addirittura due terzi. A causa di ciò l’emissione di infrarosso quasi raddoppia nel caso del FV e quasi triplica nel caso della foresta.

Però, a fronte di questo dato, va detto che la foresta assorbe 0,15 kg di CO2 per metro quadrato ogni anno, mentre ogni mq di FV evita l’aggiunta di 15 kg di CO2 fossile in atmosfera.

Che i pannelli FV siano 100 volte più efficienti degli alberi può sembrare un risultato sorprendente, ma non lo è perché il tasso di utilizzo della luce del FV è molto più elevato della fotosintesi: circa il 20% del silicio cristallino contro il 2-3% dei sistemi vegetali e naturali.

Precisa poi Muller che i pannelli coprono il terreno in modo molto più completo e senza sovrapporsi, mentre gli alberi devono essere distanziati e le foglie si fanno ombra fra loro.

Nonostante ciò, però, la maggiore altezza degli alberi e il fatto che si raffreschino emettendo vapore d’acqua, fa sì che, come sistema di raffreddamento locale, siano molto più efficienti dei pannelli solari: sotto gli alberi, infatti, ci sono 7 °C in meno rispetto che all’aperto, mentre sotto ai pannelli la temperatura è poco minore che nel terreno aperto.

Tutti questi dati portano a un calcolo finale del beneficio alla lotta contro il cambiamento climatico, decisamente impietoso per i biofili.

“Ai pannelli FV, grazie alla loro efficienza e un minore effetto di conversione della luce in calore, bastano 2,5 anni di produzione per compensare l’effetto di riscaldamento da riduzione dell’albedo planetario che provocano nel corso di tutta la loro vita. Alle foreste vicine al Negev, cioè in zona semiarida, a causa della loro minore efficienza, la lentezza nella crescita e la maggiore conversione della luce in calore, stimiamo servano circa 100 anni per compensare il riscaldamento che provocano al pianeta diminuendone l’albedo”, dice Stern.

E non va neanche tanto bene quando si considera il bilancio fra CO2 fossile richiesta per entrare in funzione e CO2 evitata o sequestrata durante la vita utile.

Il FV è connesso certamente a più emissioni di CO2 per costruirlo, usarlo e smaltirlo, rispetto alle piccole quantità necessarie alla riforestazione. Ma i calcoli mostrano che nel suo ciclo di vita un impianto FV situato in zona semiarida riduce, evitando le emissioni fossili, circa 100 volte più CO2 atmosferica di quanta ne assorba una eguale superficie di foresta.

Tuttavia, questo vale per le zone semiaride, che hanno terreno chiaro, foreste che crescono lentamente e un’alta produzione di elettricità FV; spostandosi in climi più freschi e umidi le cose cambiano, ma non abbastanza da dare un vantaggio alle foreste.

“Calcoliamo che anche in un’area temperata come il centro Europa, non c’è partita fra pannelli e alberi quanto a riduzione della CO2: siamo sempre intorno alle 20 volte di più. Le foreste sono certo importantissime per la biodiversità, per rinnovare e purificare l’aria e anche per il raffreddamento estivo locale del suolo, un compito importantissimo nelle città. Ma usarle come mezzo per contenere il cambiamento climatico, rischia di non portare ai risultati sperati in tempi utili”, conclude Muller.

A questo scopo conviene puntare sui moduli solari, che magari non saranno belli come un albero, ma sfruttano la luce del sole molto meglio.

Ma poi perché mettere in competizione impianti solari e alberi, quando i veri avversari del clima sono da individuare altrove?

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