• Hanns J. Neubert und Ludger Wess

Un compito erculeo.

32 KlimaHerkules Aufmacher

Nel grafico sopra riportato, sono elencate solo le emissioni di CO2 dei combustibili fossili carbone, petrolio e gas. Se si tenesse conto anche di altre fonti, come la produzione di cemento o l'allevamento del bestiame, esse sarebbero circa il dieci per cento più elevate. Fonte: BP

Fermare il cambiamento climatico. Il cambiamento climatico è un problema globale e può quindi essere risolto solo a livello internazionale. Strategie che si basano su sforzi nazionali individuali, su rinunce e divieti non funzioneranno. Occorrono iniziative imprenditoriali e processi innovativi che consentano in tutto il mondo di rimuovere la CO2 dall'atmosfera o di convertirla in altre materie prime.

E' un compito erculeo. Per limitare il riscaldamento globale a un massimo di 1,5 gradi Celsius, secondo i calcoli degli esperti dell'Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) nel 2030, le emissioni globali di anidride carbonica (CO2) non devono superare il 55% delle emissioni del 2010. Entro il 2050, le emissioni supplementari dovranno essere eliminate una volta per tutte.

La recente pubblicazione del "Statistical Review of World Energy" della multinazionale petrolifera BP mostra quanto sia difficile. Dopo tutto, le emissioni di CO2 non diminuiranno. Non è nemmeno stagnante. E' in aumento (grafico a destra). Secondo BP, la quantità totale di emissioni di CO2 fossile è salita a poco meno di 34 gigatonnellate nel 2018. L'aumento del 2,0% rispetto al 2017 è stato il più alto degli ultimi sette anni.

Un declino può essere osservato solo in Europa e in Sud America. In Asia, Africa e Medio Oriente, le emissioni continuano ad aumentare in modo incontrollato in linea con lo sviluppo economico. Non c'è ancora una risposta alla domanda più importante: come possono questi paesi continuare a recuperare il ritardo economico rispetto ai paesi industrializzati e a ridurre le loro emissioni?

Dopo alcuni anni di declino, gli Stati Uniti hanno registrato il maggiore aumento degli ultimi 30 anni, con un incremento del 3,5%. BP ne è responsabile per le insolite condizioni climatiche del 2018, sia in termini di freddo che di caldo. Negli Stati Uniti, il numero di giorni che dovevano essere riscaldati o raffreddati era il più alto degli ultimi 50 anni.

Nonostante il trattato di Parigi sul clima, non succede ancora nulla a livello mondiale. E questo ha gia' delle conseguenze oggi. Come sottolinea il rapporto speciale dell'IPCC sulla fattibilità di limitare il riscaldamento globale a un massimo di 1,5 gradi, la Terra è attualmente sulla via diretta verso un mondo di più di tre gradi. La relazione mostra chiaramente che la scienza ha calcolato male i suoi modelli: erano troppo ottimisti. I cambiamenti climatici progrediscono ancora più velocemente di quanto gli esperti climatici si aspettassero nel rapporto sullo stato di avanzamento dell'IPCC per la Conferenza Parrocchiale del 2015.

Nell'Artico, ad esempio, l'aria si riscalda da due a tre volte più velocemente della media globale. Questo non solo cambia i sistemi eolici globali, causando ondate di calore e forti precipitazioni in Europa. Peggio ancora peggio, il ghiaccio che in precedenza rifletteva il calore solare si sta sciogliendo in modo drammaticamente veloce. La superficie scura del mare è così esposta e assorbe i raggi caldi del sole. Come risultato, l'acqua dolce di fusione potrebbe bloccare la circolazione salata della Corrente del Golfo verso sud, il che, ironia della sorte, potrebbe portare ad un'era glaciale in Europa. Allo stesso tempo, il permafrost si scioglie più velocemente del previsto e rilascia il metano, gas serra particolarmente nocivo (vedi riquadro a pagina 34).

"Il problema del cambiamento climatico è più globale, è più a lungo termine, è più incerto e alla fine più irreversibile di qualsiasi altro problema sociale che conosco", ha dichiarato l'economista climatico Gernot Wagner un anno fa su ORF. Ma il modo in cui i politici, in particolare, immaginano soluzioni per il futuro della terra, non funziona - o non funziona più.

In Germania, le rinunce e i divieti sono i principali argomenti di discussione. Ciò può funzionare a livello nazionale. Ma ridurre le emissioni di CO2 in tutto il mondo evitando di bruciare combustibili fossili come carbone, gas e petrolio non è molto realistico. E' difficile imporre rinunce e divieti su scala globale perché ridurrebbe drasticamente le opportunità di sviluppo economico di molti paesi. I paesi industrializzati sarebbero davvero disposti a pagare l'elevata compensazione finanziaria corrispondente?

La speranza dell'umanità è quindi nelle tecnologie che possono essere implementate in tutto il mondo che rimuovono l'anidride carbonica dall'atmosfera e la chiudono. Oppure convertire la CO2 prodotta da numerosi processi industriali in materie prime utilizzabili.

Ma anche questo non è facile. Perché queste tecnologie sono ad alta intensità energetica. La termodinamica ci insegna che esattamente la stessa quantità prodotta durante la combustione di combustibili fossili deve essere aggiunta all'energia di processo per convertire la CO2 in altre sostanze. È quindi fondamentale utilizzare i catalizzatori e le energie rinnovabili in questi processi.

Gli autori di patrimoni privati Hanns J. Neubert e Ludger Wess si sono messi alla ricerca di idee corrispondenti.

32 Klima 2

Eliminare la CO2.

Innovazione e tradizione. Il mondo ha bisogno di entrambi: innovazione attraverso nuovi processi efficienti per estrarre CO2 dall'atmosfera. E i tradizionali sistemi di stoccaggio della CO2 come le foreste e l'uso del legno.

// I catturatori di CO2.

"In linea di principio, il problema della CO2 è come versare l'acqua in un barile ogni giorno senza sapere quando trabocca. Ora stiamo facendo uno sforzo enorme per mettere un po' meno nel barile rispetto all'anno scorso. Mi sono sempre chiesto perché non proviamo ad attingere acqua dal barile", spiega Christoph Gebald, co-fondatore dell'azienda svizzera Climeworks (il patrimonio privato ha riferito per la prima volta sull'azienda innovativa nel dicembre 2017).

L'eliminazione diretta di CO2 dall'aria ambiente è la soluzione più ovvia al problema climatico. Tuttavia, ci sono attualmente solo due società in tutto il mondo che utilizzano Direct Air Capture (DAC) oltre a Climeworks - Global Thermostat a New York e Carbon Engineering a Vancouver.

Durante l'attuazione devono essere superate due sfide. In primo luogo, la tecnologia richiede molta energia. In secondo luogo, il gas a effetto serra separato deve essere stoccato in modo che non ritorni mai nell'atmosfera.

Climeworks, fondata nel 2009, ha sviluppato una soluzione particolarmente elegante e lungimirante per entrambi: Estrae l'energia necessaria dal suolo vulcanico e trasforma la CO2 catturata in roccia.

Dopo aver presentato il suo primo "aspirapolvere" commerciale a Hinwil vicino a Zurigo nella primavera del 2017, che può lavare 900 tonnellate di CO2 all'anno dall'aria, Climeworks ha installato un impianto più piccolo pochi mesi dopo in Islanda direttamente accanto alla centrale geotermica di Hellisheiðiði. La centrale elettrica pompa molta acqua calda dal sistema vulcanico di Hengill a sud-est di Reykjavik, generando così 300 megawatt di energia elettrica.

Gli enormi ventilconvettori Climeworks ora risucchiano l'aria ambiente. Filtri speciali legano chimicamente la CO2. Una volta che i filtri sono saturi, vengono riscaldati a circa 100 gradi, che rilascia nuovamente il gas dal filtro. Viene poi pompata con l'acqua di ritorno dalla centrale geotermica ad una profondità di 700 metri. Qui inizia un processo chimico in cui la CO2 reagisce con la roccia vulcanica e in meno di due anni si trasforma in calcite bianca, che viene così rimossa dall'atmosfera per un'eternità.

Attualmente, il piccolo impianto produce solo 50 tonnellate di CO2 all'anno, ma nelle fasi finali 2500 tonnellate di CO2 all'anno devono diventare pietra. Gebald e il suo socio Jan Wurzbacher presumono che la loro tecnologia potrebbe essere utilizzata in numerose località simili in tutto il mondo su terreni vulcanici.

Attualmente, tuttavia, l'eliminazione di una tonnellata di CO2 in questo modo costa ancora tra i 600 e gli 800 dollari USA. In tre o quattro anni, dovrebbero essere solo 200. A più lungo termine, Gebald è tuttavia convinto che il prezzo potrebbe essere ridotto a 100 dollari USA. In questo modo l'azienda si troverebbe in un'area in cui il suo processo potrebbe essere finanziato ad un prezzo corrispondente di CO2.

Tuttavia, questo esempio dimostra anche quanto inutile sia l'andamento del prezzo di una tonnellata di CO2 proposto nel pacchetto sul clima del governo tedesco. Il prezzo indicativo di 60 dollari entro il 2030, come annunciato, non dà alcuna possibilità a questa affascinante tecnologia. 

Climeworks si rivolge quindi oggi anche agli esseri umani lungimiranti, che vorrebbero assumersi la responsabilità della propria impronta climatica. Nel suo negozio online, l'azienda offre di convertire 25 tonnellate di CO2 pura in pietra nel sottosuolo islandese per un investimento annuale di attualmente 24000 euro. Per il confronto: Un tedesco medio emette in questo tempo circa dodici tonnellate.

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I gas climatici - molto di più della semplice CO2.

La CO2 rappresenta il 66% del riscaldamento globale. Inoltre, ci sono altri gas che contribuiscono in modo significativo al riscaldamento globale. Il metano è la seconda sostanza più importante. È da 28 a 85 volte più dannoso per il clima della CO2 e contribuisce per il 17 per cento al riscaldamento globale. Le fonti di metano controllabili dall'uomo sono principalmente la coltivazione del riso e l'allevamento del bestiame. Inoltre, il metano viene liberato dalle torbiere e dalle zone umide, sempre più spesso alle latitudini artiche, dove il permafrost si scioglie perché qui il riscaldamento è da due a tre volte più veloce che nel resto del mondo.

Anche il protossido di azoto sta diventando sempre più un problema. Gran parte di ciò proviene da fonti naturali. Ma l'agricoltura moderna, con la sua eccessiva fertilizzazione e i liquami provenienti dall'allevamento, ha spinto le concentrazioni di protossido d'azoto ancora più elevate.

Sebbene nell'aria siano presenti solo concentrazioni estremamente basse, anche le sostanze tecniche della terra si riscaldano. Il tetrafluoretano degli impianti di raffreddamento è da 1300 a 3700 volte più efficace dal punto di vista climatico della CO2, i fluorocarburi addirittura da 10800 a 12400 volte. Il trifluoruro di azoto proveniente dalla produzione di celle solari e display a cristalli liquidi è addirittura 12800-16100 volte più problematico per il clima rispetto alla CO2.

Il gas a effetto serra peggiore, tuttavia, è probabilmente l'esafluoruro di zolfo, che viene utilizzato come gas protettivo nella produzione di magnesio e fuoriesce dalle perdite nei quadri di comando ad alta tensione isolati in gas. È da 17500 a 23500 volte più efficace dal punto di vista climatico della CO2. Affinché il clima futuro rimanga sopportabile per la civiltà umana, le emissioni aggiuntive di tutte queste sostanze dovrebbero essere completate entro il 2050.

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// 02. Sequestro di carbonio.

Una seconda possibilità, che potrebbe contribuire alla rimozione di CO2 dall'aria, sarebbe quella di accelerare l'invecchiamento delle rocce. Per miliardi di anni, questo processo naturale ha contribuito a legare i gas serra. Quando le pietre chimicamente agenti atmosferici, l'acido carbonico si forma dalla CO2 dell'atmosfera nelle acque sotterranee circostanti. Gli elementi caricati positivamente, come il calcio o il magnesio, trattengono l'acido carbonico caricato negativamente nelle acque sotterranee, che alla fine raggiunge gli oceani con il carbonio legato. Rimane lì per migliaia di anni.

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Questo processo potrebbe essere supportato da grandi superfici di ghiaia di pietra naturale. Il carbonio potrebbe anche essere arato nei campi, dove potrebbe anche immagazzinare i nutrienti. I ricercatori del Potsdam Institute for Climate Impact Research hanno calcolato che ci sarebbe stato abbastanza spazio sulla terra per permettere ad un miliardo di tonnellate di carbonio di scomparire ogni anno. A titolo di paragone, l'umanità rilascia ogni anno otto miliardi di tonnellate di carbonio puro. 

Poiché è necessario acquistare vaste superfici di terreno attraverso lunghe trattative o convincere gli agricoltori ad utilizzare la ghiaia nei loro campi, nessun investitore ha ancora trovato il modo di investire in questo metodo. Solo il Leverhulme Centre for Climate Change Mitigation di Sheffield lo prova su grandi aree agricole di USA, Australia e Malesia. Il nuovo investitore americano "Y-Combinator" ha recentemente lanciato un programma di finanziamento per promuovere i giovani imprenditori che possono presentare piani aziendali sulla base di questo metodo. Finora senza successo.

// 03. Più foresta.

Il metodo più semplice per legare la CO2 è l'imboschimento delle foreste. Gli alberi, soprattutto quelli a crescita rapida come la betulla o il pioppo, immagazzinano enormi quantità di carbonio. La CO2 rimarrebbe lì per i prossimi 100-150 anni.

Se il legno di vecchi alberi viene utilizzato per l'edilizia, il carbonio verrebbe rimosso dall'atmosfera fintanto che gli edifici rimangono in piedi. Il legno potrebbe sostituire il calcestruzzo, che è particolarmente dannoso per il clima, perché la produzione di cemento rilascia enormi quantità di CO2.

Fabbriche, uffici e appartamenti in legno sono una tradizione in Canada e Scandinavia. Nel Baden-Württemberg, nel 2018 la percentuale di nuove costruzioni residenziali in legno era quasi del 30%, mentre per gli edifici industriali e per gli uffici la percentuale di edifici in legno nello Schleswig-Holstein era del 23%. Anche i grattacieli sono possibili. Il più alto del mondo è stato completato nel marzo di quest'anno a Brumunddal, Norvegia, 100 chilometri a nord di Oslo. I suoi 18 piani raggiungono un'altezza di 85 metri. La torre in legno "HoHo" costruita a Vienna dall'investitore immobiliare austriaco Günter Kerbler è solo un metro più in basso.

Il legno potrebbe anche essere bruciato per generare energia se la CO2 rilasciata viene separata e stoccata in caverne sotterranee. Il carbone rimanente potrebbe essere utilizzato per allentare i terreni arabili, dove il carbonio rimarrebbe a lungo.

Tali processi, che sono fondamentalmente adatti a generare energia da tutti i combustibili vegetali, si chiamano BECCS, bioenergia con cattura e stoccaggio di CO2. Circa una mezza dozzina di centrali elettriche in tutto il mondo funzionano secondo questo principio.

La sfida: la BECCS può essere attuata solo su larga scala e quindi entra rapidamente in conflitto con la produzione alimentare. Per paura della resistenza dei proprietari terrieri e della popolazione, oggi quasi nessuno osa costruire altre piante di questo tipo.

Il problema maggiore, tuttavia, riguarda la foresta stessa. Purtroppo, le foreste esistenti si trovano in una cattiva posizione e non è chiaro come reagiranno al progressivo riscaldamento.

Quest'anno e l'anno scorso, migliaia di chilometri quadrati di foreste in Siberia, Canada settentrionale e Brasile sono state incendiate da un'estrema siccità. Secondo i calcoli del fisico Mark Parrington dell'European Copernicus Atmosphere Monitoring Service in Inghilterra, gli incendi nella sola regione artica hanno rilasciato, secondo il taz, circa 140 milioni di tonnellate di CO2. I cambiamenti climatici stanno riscaldando gli incendi e gli incendi stanno riscaldando i cambiamenti climatici.

La Cina sta assumendo una posizione positiva in materia di rimboschimento. La sua "Muraglia Verde" corre per 4500 chilometri parallelamente alla storica Grande Muraglia cinese, è larga diverse centinaia di chilometri ed è costituita principalmente da foreste miste. Dal 1978 sono stati piantati oltre 60 miliardi di alberi. Originariamente era stata progettata come barriera contro i venti del deserto da nord. Quando il "Muro" sarà terminato nel 2030, la foresta coprirà una superficie pari a quella della Germania.

Inoltre, ogni abitante della Cina di età compresa tra gli undici e i sedici anni è stato obbligato a piantare da tre a cinque alberi all'anno.

Anche altri paesi stanno riaffermandosi sempre più spesso. "Un grosso problema dei programmi finanziati dallo Stato, tuttavia, sono i brevi cicli politici. Queste non possono essere utilizzate per la pianificazione a lungo termine", critica Peter Elsasser dell'Istituto Thünen per la silvicoltura internazionale e l'economia forestale di Amburgo-Bergedorf.

Le foreste di mangrovie sulle coste hanno dimostrato di essere serbatoi di CO2 particolarmente efficaci, come ha spiegato Monika Breuch-Moritz, Vice Presidente della Commissione Oceanografica Internazionale (IOC) dell'UNESCO, in una conferenza: "Anche se le foreste di mangrovie coprono solo il due per cento della superficie terrestre, immagazzinano nelle loro radici e nel suolo la stessa quantità di CO2 di tutti gli ecosistemi terrestri messi insieme. La distruzione delle mangrovie è quindi molto peggiore di un incendio nella foresta tropicale.

Nel frattempo ci sono anche fondi per investimenti forestali sostenibili, intesi a compensare l'impronta climatica sovradimensionata di persone particolarmente facoltose. Tuttavia, è importante dare un'occhiata da vicino - cosa fanno effettivamente questi istituti? Dove investono? E hanno certificati di organizzazioni rispettabili?

Un'alternativa è la loro foresta. "Se potessi scegliere di acquistare una foresta a livello locale e lasciarla crescere per motivi di protezione del clima, o sostenere un fondo, preferirei sempre la prima opzione. Semplicemente perché allora ho un'influenza più diretta", dice il ricercatore forestale Elsasser.

Ma il rimboschimento può essere solo parte di un intero pacchetto di misure. Se 200 miliardi di tonnellate di CO2, un terzo dell'anidride carbonica rilasciata nell'atmosfera dall'industrializzazione, dovessero essere rimosse dall'aria solo con un ulteriore imboschimento, la Svezia dovrebbe raddoppiare la sua superficie, come hanno calcolato recentemente Jean-François Bastin del Politecnico federale di Zurigo e i suoi colleghi. Allo stesso tempo, la superficie agricola deve essere aumentata per sfamare una popolazione mondiale in crescita, per cui i conflitti sono inevitabili.  ®

Autore: Hanns-J. Neubert

32 Klima 3

Convertire CO2.

L'incredibile storia dell'autoetanogeno Clostridium. La moderna biotecnologia può contribuire in modo significativo al ritorno nel ciclo della CO2 prodotta dai processi industriali. I politici devono solo creare le condizioni quadro per questo.

In realtà, il processo non è una novità. Il monossido di carbonio è stato a lungo utilizzato in chimica per produrre etanolo come combustibile. "Ma possiamo farlo meglio e a basso costo. Perché abbiamo un dipendente importante: Clostridium autoethanogenum", spiega Sean Simpson, fondatore dell'azienda tecnologica Lanzatech.

Nella fermentazione dei gas di sintesi, gli organismi producono sostanze chimiche da una miscela di monossido di carbonio (CO) e idrogeno (H2), nonché da altri gas, noti come gas di sintesi. Questi possono essere utilizzati come biocarburanti o piattaforme chimiche nell'industria chimica: Metano, etanolo, etanolo, butanolo, acido acetico e acido butirrico.

Anche se i microrganismi non sono produttivi come i processi chimici, richiedono meno pressione e calore e possono far fronte a diversi rapporti di monossido di carbonio e idrogeno.

Particolarmente affascinante: se l'idrogeno è disponibile in quantità sufficiente, l'autoetanogeno Clostridium può utilizzare non solo CO ma anche CO2. Ad alte concentrazioni di anidride carbonica, è persino in grado di produrre l'idrogeno stesso in un processo biologico.

Lo svantaggio è che il brodo di fermentazione in cui i batteri svolgono il loro lavoro può assorbire solo quantità limitate di gas. Inoltre, l'etanolo prodotto è tossico per i batteri in concentrazioni più elevate. E il prodotto deve essere separato per distillazione - un'altra fase ad alta intensità energetica.

Lanzatech ha quindi ottimizzato di conseguenza i suoi batteri e ora utilizza ceppi in grado di gestire concentrazioni alcoliche molto più elevate. Tuttavia, i batteri non possono tollerare la presenza di ossigeno. Per questo motivo trova condizioni di vita ideali nei gas di scarico senza ossigeno delle acciaierie. Se devono essere utilizzate altre fonti - rifiuti, biomassa o gas di scarico delle raffinerie - l'ossigeno deve essere completamente rimosso in anticipo.

Lanzatech è stata fondata in Nuova Zelanda nel 2005 dai due scienziati Sean Simpson e Richard Forster. Entrambi avevano precedentemente lavorato per un'azienda che voleva convertire la biomassa in etanolo. Tuttavia, questo non è stato possibile. Ma l'idea di utilizzare la biotecnologia per rendere più sostenibili i processi industriali non ha lasciato gli scienziati da soli. Hanno cercato in letteratura i processi adeguati e si sono infine concentrati sull'utilizzo dei gas di scarico delle grandi fabbriche. Hanno ottenuto il batterio da una collezione tedesca.

Nei mesi successivi, Lanzatech ha iniziato come una vera e propria officina - con un laboratorio di fortuna, prestiti, attrezzature di laboratorio scartate e un frigorifero trasformato in incubatrice da una filiale di un supermercato abbandonato. Fu subito chiaro che Simpson e Forster avevano colpito l'occhio del toro con la loro idea. Già nel 2006 hanno ricevuto finanziamenti, un vero e proprio laboratorio e, poco dopo, ingenti risorse finanziarie.

"Tuttavia, non è stata una passeggiata nel parco", dice Frey Burton, responsabile delle questioni di sostenibilità di Lanzatech. "Qualcosa del genere funziona bene in laboratorio. Il problema è lo sviluppo del processo in modo che il tutto funzioni in modo affidabile su larga scala. Il nostro sistema è ora in funzione in un'acciaieria in Cina. L'impianto è stato messo in funzione nel maggio 2018 e da allora ha già prodotto 36 milioni di litri di etanolo dai gas di scarico".

La capacità produttiva è di 72 milioni di litri all'anno. Un altro stabilimento per la produzione di etanolo è attualmente in costruzione nel sito di un'acciaieria a Gand, in Belgio. In India, l'azienda prevede di costruire tre impianti in cui i batteri utilizzeranno i gas di scarico delle raffinerie di petrolio. Uno stabilimento progettato in Sud Africa funzionerà con i gas di scarico di una fonderia di alluminio e un impianto pilota californiano utilizzerà biomassa proveniente dall'agricoltura.

Lanzatech non solo vuole guadagnare con la produzione di etanolo, ma si basa anche su un modello di licenza. L'azienda beneficia della versatilità dell'autoetanogenum Clostridium. "Possiamo convertire rapidamente i nostri ceppi per produrre altre cose, come l'acetone", spiega Burton, "in questo modo possiamo fornire ai clienti batteri su misura per produrre il prodotto desiderato a partire dal gas di sintesi.

Lanzatech non è l'unica azienda che utilizza microrganismi per convertire gli ossidi di carbonio in preziose materie prime. "Gli organismi viventi sono imbattibili nella loro capacità di formare in modo efficiente composti di carbonio molto complessi con decine di atomi di carbonio dalla materia prima CO2 - a condizione che ricevano sufficiente energia", spiega Jürgen Eck, CEO dell'azienda tedesca di biotecnologia Brain AG.

L'azienda, fondata nel 1993 e quotata in borsa dal 2016, ha iniziato a lavorare ad un progetto corrispondente quasi un decennio fa. L'obiettivo è quello di utilizzare i batteri per convertire gli ossidi di carbonio dai gas di scarico delle centrali elettriche a lignite in sostanze utili. "Avevamo trovato comunità batteriche nei canali dei fumi di sei metri di larghezza delle centrali elettriche a lignite che utilizzavano i gas di monossido di carbonio e anidride carbonica in esse contenuti", dice Eck. "Questi batteri, che si trovano in natura in fonti di acido solforico contenente CO2, si erano stabiliti lì perché l'ambiente nei gas di scarico delle centrali elettriche è molto simile al loro habitat naturale.

Il progetto ha fatto buoni progressi, ma poi è stato vittima della ristrutturazione aziendale di RWE. Per questo motivo Brain ha collaborato con l'affiliata di Südzucker CropEnergies AG - un'azienda che produce bioetanolo dallo zucchero.

"In questo processo, che funziona anche in presenza di ossigeno, ogni molecola di glucosio produce due molecole di etanolo e due molecole di anidride carbonica. Vogliamo evitare il suo rilascio", spiega Eck. La sua idea: "Alimentiamo il gas serra agli organismi che da esso producono acidi dicarbossilici. Queste sono le materie prime per le materie plastiche come le poliammidi e i poliesteri. Tuttavia, possono anche essere convertiti in composti più complessi da altri microrganismi in una seconda fase. Hanno bisogno dell'idrogeno come fonte di energia".

Questo idrogeno proviene dall'elettrolisi dell'acqua, un processo ad alta intensità energetica. Quello che a prima vista sembra essere un problema potrebbe essere la soluzione ad una delle principali sfide per la produzione di energia rigenerativa da vento e luce solare in Germania. Attualmente, la quantità di elettricità generata da queste fonti è estremamente variabile. In alcune condizioni meteorologiche con molto vento e sole, si produce un multiplo dell'elettricità richiesta. I produttori di energia elettrica devono quindi pagare molto denaro ai paesi confinanti con la Germania per ridurre le loro capacità e immettere nella rete elettrica tedesca in eccesso. "Invece, potremmo usare questa elettricità per produrre idrogeno", spiega Eck. "L'idrogeno ha una densità energetica molto elevata ed è relativamente facile da immagazzinare e trasportare. E' un vettore energetico molto promettente per il futuro".

Il bilancio complessivo sarebbe eccellente: l'elettricità, che non genera CO2, viene utilizzata per convertire la CO2 generata durante la produzione di carburante in sostanze complesse e utilizzabili a livello industriale, prevenendone così il rilascio.

Il potenziale di entrambe le tecnologie è enorme. "La Germania è un paese estremamente povero di risorse. Ma RWE produce 160 milioni di tonnellate di CO2 all'anno solo nella Renania Settentrionale-Vestfalia. Contiene poco più di 70 milioni di tonnellate di carbonio - all'incirca la stessa quantità che la Germania importa ogni anno sotto forma di petrolio greggio". Quanto più questo processo sarebbe elaborato con l'aiuto di batteri, tanto meglio sarebbe per il clima.

"Vediamo un futuro in cui, ad esempio, un'acciaieria produrrebbe acciaio leggero per parti di aerei, utilizzando i nostri batteri per produrre non solo carburante, ma anche fibre sintetiche, plastiche ed elastomeri per le attrezzature e la cabina dell'aereo", dice Frey Burton di Lanzatech. "Sarebbe una vera e propria gestione del riciclaggio: riduzione dei rifiuti, uso efficiente delle risorse e valore aggiunto attraverso la riduzione delle emissioni di CO2.

Secondo i calcoli di Lanzatech, se il principio fosse applicato ovunque si produca CO2 a livello industriale, il 30% del petrolio greggio attualmente consumato potrebbe essere sostituito ogni anno e le emissioni globali di CO2 potrebbero essere ridotte del 10%.

Tuttavia, le condizioni quadro devono essere corrette. "Il prezzo della CO2 è importante", sottolinea Eck, "se la produzione di CO2 diventa più costosa, questo può accelerare enormemente il processo. Se il prezzo di una tonnellata di CO2 non fosse di 25 euro, come avviene attualmente, ma di 60 o 80 euro, probabilmente si genererebbe un aumento della domanda. "Attualmente abbiamo le tecnologie, ma non le condizioni quadro che le renderebbero economicamente redditizie", dice Eck.

Anche in questo caso è evidente quanto sia problematico il prezzo del CO2 di 60 dollari entro il 2030, come previsto dal pacchetto sul clima del governo tedesco. La tecnologia già oggi disponibile per la conversione di CO2 probabilmente non avrebbe un effetto su larga scala per altri dieci anni. Troppo tardi.

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Foresta contro l'agricoltura? La soluzione è più raccolto su meno terra.

Un modo efficiente e semplice per ridurre le emissioni di CO2 è quello di rimboschire grandi aree. Tuttavia, ciò è in conflitto con la necessità di sfamare una popolazione mondiale in crescita.

Contrariamente alla credenza popolare, la soluzione al problema alimentare non è l'agricoltura biologica. La rinuncia ai fertilizzanti minerali e un'efficace protezione delle colture porta ad una significativa riduzione della produttività. Gli agricoltori biologici a volte raccolgono meno della metà di quanto gli agricoltori convenzionali producono sulla stessa terra da cereali e patate. Questo perché tutte le colture alimentari sono oggi più nutrienti dei loro antenati naturali, ma anche più povere di componenti scarsamente digeribili e di sostanze amare repellenti per gli insetti. Anche i parassiti beneficiano di questi miglioramenti che gli allevatori hanno apportato nel corso di migliaia di anni. Se non usiamo antidoti efficaci, gran parte del raccolto ne è vittima. La spiacevole verità: se l'umanità deve essere alimentata al 100% da agricoltura biologica, avremmo bisogno di un secondo pianeta.

È interessante notare che la biologia moderna potrebbe risolvere il problema. Sono state sviluppate piante con resistenza integrata a parassiti e malattie. Queste piante sono controverse perché sono geneticamente modificate. A un esame più attento, tuttavia, i timori associati si rivelano ingiustificati.

Piante resistenti agli insetti sono state a lungo trovate in natura. Ad esempio, producono la tossina del batterio del suolo Bacillus thuringiensis (abbreviato in Bt), che danneggia le larve di insetti quando lo ingeriscono. Questi batteri si possono trovare su ogni lattuga, ogni carota, ogni patata e vengono regolarmente irrorati sulle piante in agricoltura biologica.

Tuttavia, il batterio naturale del suolo presenta degli svantaggi: Danneggia gli insetti utili, viene lavato via dalla pioggia, disattivato dalla luce del sole e deve quindi essere spruzzato più volte. Le cosiddette piante Bt, nel cui genoma è stato incorporato il gene per la formazione della tossina batterica, danneggiano solo gli insetti che si nutrono effettivamente della pianta. E 'innocuo per gli esseri umani, perché sarebbe problematico solo se entrasse in un ambiente intestinale alcalino illeso. Ma solo gli insetti hanno un intestino alcalino; gli animali superiori e gli esseri umani hanno un tratto digestivo fortemente acido in cui la proteina viene immediatamente scomposta.

Le piante Bt sono coltivate da decenni, soprattutto al di fuori dell'Europa, e hanno ridotto significativamente l'uso di insetticidi nei paesi in cui sono coltivate. I risultati mostrano che sono possibili raccolti migliori senza l'uso di insetticidi sintetici.

Lo stesso vale per le infezioni fungine - le patate che sono state rese biotecnologicamente resistenti agli attacchi fungini non devono più essere trattate. L'agricoltura biologica, d'altra parte, deve applicare sali di rame per combattere questa temuta malattia delle piante. Questi sali di rame non sono molto efficaci ma avvelenano il suolo e l'acqua a lungo termine.

Ma la biotecnologia ha ancora di più nelle sue grinfie. Per alcune colture, un'innovazione naturale potrebbe aumentare le rese del 50%.

Quando le piante verdi hanno conquistato il pianeta molti milioni di anni fa, il contenuto di ossigeno dell'atmosfera è aumentato drasticamente e il contenuto di CO2 è diminuito. Dopo tutto, il contenuto di anidride carbonica è diventato così basso che le piante hanno avuto difficoltà a trovarne abbastanza per la fotosintesi. Questa carenza ha portato ad un adattamento evolutivo.

In origine, tutte le piante introducono CO2 nel loro metabolismo attraverso la formazione di una molecola con tre atomi di carbonio. Tuttavia, questa reazione è sorprendentemente lenta, soggetta ad errori e spesso si arresta. Soprattutto, funziona in modo sufficientemente efficiente solo quando la concentrazione di CO2 è sufficientemente elevata. Alcune piante hanno quindi sviluppato un meccanismo in cui la CO2 viene catturata in una fase a monte attraverso la formazione di una molecola con quattro atomi di carbonio.

Queste molecole migrano poi dove normalmente avviene l'assimilazione di CO2. A questo punto, la molecola C4 rilascia anidride carbonica e quindi assicura che ci sia sempre un po' più anidride carbonica nel sito del processo C3 che nell'atmosfera circostante. Le piante che hanno subito questo adattamento sono quindi chiamate piante C4.

La cosa sorprendente è che questo sviluppo evolutivo completamente naturale e naturale ha già avuto luogo più di 60 volte in parallelo e completamente indipendente l'uno dall'altro in diverse linee di piante. Questa è una chiara indicazione che solo lievi alterazioni genetiche sono necessarie per creare questa via metabolica.

Esempi di colture C4 sono il mais, la canna da zucchero e il miglio. Un team internazionale - sostenuto dalla Bill & Melinda Gates Foundation - sta attualmente lavorando insieme all'International Rice Research Institute IRRI per trasformare il riso in una pianta C4. Dopo tutto, il riso è una delle colture più importanti dell'umanità. I ricercatori ritengono che una tale conversione possa aumentare i rendimenti fino al 50%.

Un altro effetto collaterale: le piante C4 richiedono meno acqua e azoto. Questo potrebbe ridurre drasticamente la superficie coltivata senza aumentare la necessità di fertilizzanti minerali. Una volta che il trucco è riuscito, potrebbe anche essere possibile modificare altre colture C3 in varianti C4 - grano, segale, avena e patate. Sarebbe un cambiamento radicale nella coltivazione di prodotti alimentari. E la possibilità di liberare più terra per il rimboschimento.

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Autore: Dr. Ludger Wess

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