Ridurre l’acidificazione degli oceani rimuovendo la CO2 dall’atmosfera: i due obiettivi per una ricerca all’avanguardia nel Mediterraneo

È possibile diminuire l’acidità del mare e contemporaneamente aumentare l’assorbimento di CO₂ dall’atmosfera? La ricerca del progetto DESARC-MARESANUS, nata dalla collaborazione fra il Politecnico di Milano e la Fondazione Centro Euro-Mediterraneo sui Cambiamenti Climatici, è finalizzata a studiare la fattibilità tecnica ed economica di questo processo, il suo bilancio chimico e ambientale, nonché i benefici per il comparto marino, con un focus sul Mediterraneo.

È ormai evidente e riconosciuto dalla comunità scientifica che per mantenere l’aumento medio della temperatura globale ben al di sotto di 2 °C rispetto ai livelli preindustriali, come deciso nell’ambito dell’accordo di Parigi, non sia più sufficiente una drastica riduzione delle emissioni di gas serra, ma sia necessario rimuovere CO₂ dall’atmosfera in quantità tanto più ingenti quanto più lenta sarà la riduzione delle emissioni.

Per realizzare questo obiettivo, oltre a ridurre le emissioni è necessario sviluppare strategie e processi per un’attiva rimozione dell’anidride carbonica (Carbon Dioxide Removal strategies – CDRs), grazie alla disponibilità di tecnologie all’avanguardia per emissioni negative (Negative Emission Technologies – NETs).

L’aumento delle concentrazioni di CO₂ in atmosfera ed il conseguente aumento delle temperature, sono accompagnati da un altro problema: l’acidificazione degli oceani. Gli strati superficiali del mare infatti, a diretto contatto con l’aria e la CO₂ in essa contenuta, si riscaldano maggiormente e assorbono ancora più CO₂ dell’atmosfera; questo determina un aumento dei livelli di acidità delle acque, e se l’innalzamento della temperatura degli oceani è già causa di fenomeni preoccupanti, come lo sbiancamento delle barriere coralline, l’aumento dell’acidità delle acque rappresenta un’ulteriore seria minaccia per tutti gli ecosistemi acquatici.

Per contrastare l’acidificazione dei mari, e consentire un maggior assorbimento di CO₂ atmosferica, numerosi gruppi di ricerca stanno studiando una tecnica chiamata ocean alkalinization (alcalinizzazione dei mari), consistente nella dissoluzione in acqua marina di sostanze alcaline quali l’idrossido di calcio (calce idrata), in modo da aumentarne il pH e “tamponare” l’acidità.

Un nuovo studio, pubblicato di recente sulla rivista scientifica Frontiers in Climate ha esaminato nel dettaglio il processo di alcalinizzazione dei mari. La ricerca, realizzata dalla Fondazione Centro Euro-Mediterraneo sui Cambiamenti Climatici e dal Politecnico di Milano nell’ambito del progetto DESARC-MARESANUS, con il supporto finanziario di Amundi e la collaborazione della start-up CO2APPS, ha realizzato uno studio approfondito dell’applicazione della tecnica di alcalinizzazione applicata al mar Mediterraneo, tenendo conto delle sue caratteristiche regionali.

Per stimare l’efficacia dello spargimento di idrossido di calcio nella rimozione della CO₂ e il contrasto all’acidificazione, i ricercatori si sono avvalsi di modellistica ad altissima risoluzione, utilizzando un set di simulazioni di alcalinizzazione basate sulle attuali rotte delle navi nel Mediterraneo.

Le strategie di alcalinizzazione applicate in questo studio al Mar Mediterraneo rivelano il potenziale di mitigazione dei cambiamenti climatici di queste tecniche, in grado di rimuovere la CO₂ dall’atmosfera e contemporaneamente contrastare l’acidificazione dei mari. Inoltre, a differenza degli studi realizzati in passato sull’argomento, gli scenari delineano chiaramente il percorso da seguire per la loro messa in pratica, dal momento che si basano su livelli realistici di scarico di idrossido di calcio nel Mar Mediterraneo tramite le flotte navali commerciali attualmente in circolazione.

Nello studio sono stati presi in esame due diversi scenari di spargimento, uno con spargimento costante di calce per tutto il periodo considerato, e un secondo con livelli di alcalinizzazione gradualmente crescenti, proporzionali alle diminuzioni del pH nello scenario di base RCP4.5.

Le simulazioni modellistiche dello studio suggeriscono la potenzialità di raggiungere un tasso di assorbimento di anidride carbonica del Mar Mediterraneo quasi raddoppiato dopo 30 anni di alcalinizzazione, e di neutralizzare la tendenza media all’acidificazione superficiale che ci sarebbe nello scenario di riferimento, senza alcalinizzazione, durante lo stesso arco di tempo.

In un secondo studio realizzato nell’ambito del progetto e appena pubblicato, i ricercatori hanno realizzato una stima del potenziale del trasporto marittimo per il processo di alcalinizzazione del mare e la rimozione della CO₂ in atmosfera, mettendo in luce un alto potenziale di dispersione utilizzando le attuali rotte globali di nave “bulk carrier” e container. Per un mare chiuso come il Mediterraneo, caratterizzato da un traffico navale molto intenso, di gran lunga maggiore alla media globale, il potenziale di scarico di idrossido di calcio sarebbe sufficiente per contrastare la tendenza all’acidificazione che si sta verificando.

I risultati dello studio quindi, se da un lato fanno emergere l’importanza di proseguire le ricerche per valutare con ancora maggiore dettaglio gli aspetti tecnici e i potenziali punti critici, dall’altro indicano un elevato potenziale di utilizzo del traffico navale esistente per lo spargimento di idrossido di calcio.

Secondo Stefano Caserini, Docente di Mitigazione dei cambiamenti climatici al Politecnico di Milano e Project Manager del progetto Desarc-Maresanus, “queste due pubblicazioni forniscono un contributo alla comunità scientifica e tecnica nazionale e internazionale che sta lavorando per trovare soluzioni a questi due problemi – rimozione CO₂ e contrasto all’acidificazione delle acque del mare – che non potremo fare a meno di affrontare in futuro. Pur se ci sono ancora diversi aspetti da approfondire, questi risultati sono incoraggianti”.

“In questi studi l’idea dell’alcalinizzazione dei mari come strategia di mitigazione del cambiamento climatico viene valutata per la prima volta sulla base di un percorso d’implementazione tecnicamente fattibile, che fornisce un primo passo in avanti verso una sua applicazione pratica nel mondo reale. Inoltre, anche se le piene conseguenze ed implicazioni ecologiche di questa strategia richiedono ancora ulteriori ricerche, è indicata una soluzione che potrebbe stabilizzare l’acidità delle acque marine, contrastando il fenomeno dell’acidificazione senza rischiare sensibili alterazioni della chimica dell’acqua di mare nell’opposta direzione, che a tutt’oggi avrebbero conseguenze in larga parte sconosciute”, afferma il primo autore dell’articolo, Momme Butenschön, Lead Scientist dell’Unità di Ricerca di Earth System Modelling presso la Fondazione CMCC Centro Euro-Mediterraneo sui Cambiamenti Climatici (CMCC).

Butenschön M., Lovato T., Masina S., Caserini S., Grosso M. (2021), Alkalinization Scenarios in the Mediterranean Sea for Efficient Removal of Atmospheric CO₂ and the Mitigation of Ocean Acidification. Frontiers in Climate – Negative Emission Technologies, volume 3, 11 pages, DOI: 10.3389/fclim.2021.614537