GEOINGEGNERIA DEL CLIMA: Progetto SPICE

SPICE (Stratospheric Particle Injection for Climate Engineering) è un progetto che studia la fattibilità di mettere particelle nella stratosfera per influenzare le temperature globali.

La gestione delle radiazioni solari mediante aerosol stratosferici potrebbe potenzialmente prevenire i peggiori effetti del riscaldamento globale antropogenico. L'ispirazione per questo tipo di tecnica di geoingegneria è il comportamento naturale osservato dei vulcani che può iniettare quantità significative di particelle nella stratosfera, con un effetto di raffreddamento complessivo sulle temperature globali. SPICE è alla ricerca di una tecnologia relativamente nuova e, per questo motivo, il team del progetto sta implementando un approccio di innovazione responsabile emergente e in costante sviluppo. Le percezioni e l'interazione delle parti interessate sono anche di fondamentale importanza per il team del progetto perché SPICE sta studiando qualcosa che potrebbe potenzialmente influenzare tutti sul pianeta.

Cos'è la geoingegneria?

La geoingegneria è stata definita dalla Royal Society (2009) come: 

"la deliberata manipolazione su larga scala dell'ambiente planetario per contrastare i cambiamenti climatici antropogenici". Una categoria di tecniche di geoingegneria è la gestione della radiazione solare (SRM) in cui si tenta di controllare le temperature globali alterando il flusso di energia globale; riducendo l'isolamento delle onde corte o aumentando la componente delle onde lunghe in uscita. Gli aerosol iniettati nella stratosfera sono la tecnica SRM che è stata identificata come potenzialmente l'opzione più economica ed efficace per ridurre le radiazioni di onde corte in incidenti (Royal Society, 2009).

Potremmo aver bisogno della gestione delle radiazioni solari?

Il più recente rapporto del gruppo intergovernativo sui cambiamenti climatici (IPCC, 2007) descrive una superficie terrestre in rapido riscaldamento; una tendenza che continuerà per decenni a causa delle emissioni antropogeniche di gas serra e aerosol. Per evitare gli impatti di pericolosi futuri cambiamenti climatici, che possono comportare una rapida contrazione del ghiaccio marino, innalzamento del livello del mare, condizioni meteorologiche estreme e carenze alimentari, per citarne solo alcuni; il consenso scientifico richiede una significativa riduzione globale delle emissioni di gas serra durante questa metà del secolo. Ciononostante, la risposta politica e sociale internazionale alla mitigazione è stata scarsa.

 

Il progetto SPICE ha tre parti:

Valutazione delle particelle candidate

Work Package 1: Trovare la particella perfetta

Questa sezione del progetto SPICE mira a scoprire se qualsiasi particella diversa dal solfato è idealmente adatta per l'iniezione nella stratosfera allo scopo di ridurre la temperatura globale riducendo al minimo gli effetti collaterali indesiderati. Questo fenomeno è stato osservato a seguito di importanti eruzioni vulcaniche, ad es. Mt Pinatubo nel 1991.

In caso di successo, ciò potrebbe temporaneamente guadagnare tempo per ridurre le emissioni di carbonio e potenzialmente prevenire i peggiori effetti del riscaldamento globale indotto dall'uomo.
Particelle candidate

In caso di successo, ciò potrebbe temporaneamente guadagnare tempo per ridurre le emissioni di carbonio e potenzialmente prevenire i peggiori effetti del riscaldamento globale indotto dall'uomo. Le particelle che SPICE sta osservando sono le seguenti:

•     Solfato / acido solforico / anidride solforosa
•     Titania (TiO2rutile)
•     Titania (TiO2anatase)
•     Carburo di silicio (SiC)
•     Diamante (C)
•     Polvere (o Arizona test polvere di NX-illite)
•     Carbonato di calcio
•     Allumina (alfa-Al2O3)
•     Silice (SiO2)
•     Ossido di zinco

Qualsiasi azione di particelle è governata dalle seguenti caratteristiche:

•     Taglia
•     Proprietà superficiali
•     Composizione chimica
•     Indice di rifrazione

Una particella ideale avrebbe:

•     Altamente riflessiva della luce solare
•     Non troppo assorbente a lunghezze d'onda (terrestri) più lunghe
•     Influenza scarsa o nulla sulla chimica reattiva della stratosfera

Altri fattori chiave:

•     Durata della particella nella stratosfera
•     Effetti sulla salute umana
•     Costi di fornitura / fabbricazione

Per comprendere meglio le caratteristiche ottiche e chimiche delle particelle candidate stiamo usando le seguenti tecniche:

•     AFT CIMS (Aerosol Flow Tube Ionization Mass Ionization Mass Spectrometer)
•     PFTR CIMS (Spettrometro di massa a ionizzazione chimica con reattore tubolare a flusso plug)
•     AFT-OA (analizzatore di ozono con tubo a flusso di aerosol)
•     Tubo di flusso a parete rivestita
•     Generatore di aerosol di polvere
•     Pinzette laser / Trappola laser (spettroscopia Raman)

Sono in corso lavori presso la Molecular Spectroscopy Facility (MSF) e la Central Laser Facility (CLF) presso il Rutherford Appleton Laboratory (RAL) e presso le Università di Bristol, Oxford e Cambridge.

 Sistemi di consegna

Work Package 2: Metodi di consegna - Mettere le particelle nella stratosfera

Questa sezione del progetto SPICE spera di scoprire come potremmo essere in grado di trasportare nella stratosfera le particelle scelte dagli scienziati nel Work Package 1. Sono stati suggeriti molti metodi di consegna, come l'uso di aeroplani o palloncini, il rilascio da torri molto alte o l'utilizzo di un tubo sostenuto da un palloncino. Scegliere il giusto metodo di consegna per mettere la particella nella stratosfera significa scegliere un metodo che sia: non troppo costoso, porta le particelle nel posto giusto, le distribuisce correttamente e può essere facilmente controllato in caso di eventi imprevisti.

Si ritiene che un tubo attaccato a un pallone molto grande e una pompa sia l'opzione migliore (un sistema di erogazione del pallone legato). Ma nessuno ha mai costruito un pallone così grande o per raggiungere quell'altitudine prima, quindi gli scienziati devono anche studiare i materiali di cui hanno bisogno per costruire il pallone e il tubo. Inoltre, devono scegliere la pompa perfetta per andare con il loro palloncino da record e il design del tubo. Tutto ciò richiederà rigorosi test di laboratorio. Il progetto prodotto da Work Package 2 non sarà ora testato all'esterno su scala molto piccola (una situazione di banco di prova) spruzzando solo acqua. La decisione di revocare il banco di prova è stata presa dal team di gestione del progetto perché i ritardi esterni al progetto avevano ridotto il tempo disponibile per eseguire un adeguato coinvolgimento delle parti interessate prima di qualsiasi attività del banco di prova. In quanto tale, è stato ritenuto inappropriato continuare con un banco di prova senza tale coinvolgimento delle parti interessate.

Modellistica climatica e ambientale

Work Package 3: Impact Modeling - Impatti del mettere particelle nella stratosfera

Questa sezione del progetto SPICE tenta di determinare cosa potrebbe accadere al mondo se dovessimo usare le particelle perfette scelte dal pacchetto di lavoro 1 e mettere il minto nella stratosfera usando il metodo di consegna suggerito dal pacchetto di lavoro 2. Gli scienziati utilizzeranno la conoscenza del passato eruzioni vulcaniche (come il Monte Pinatubo) per creare o migliorare i loro modelli di computer, per aiutare a prevedere cosa potrebbe accadere se le particelle venissero sollevate nell'aria in questo momento. Esistono molti scenari di ciò che potrebbe accadere al clima nei prossimi anni, a seconda di ciò che facciamo noi, la razza umana in quel momento: ridurre le emissioni di carbonio, bruciare più combustibili fossili che mai, creare nuove tecnologie più pulite, più ecologiche o trasportare esattamente come siamo ora. Quindi i nostri modelli di computer potrebbero anche dover prevedere i possibili impatti sulla Terra anche per ciascuno di questi possibili futuri, come quello che riteniamo abbia più probabilità di accadere. Ci sono molti parametri che ancora non comprendiamo appieno sul clima della Terra, quindi anche se gli scienziati di SPICE renderanno i loro modelli di computer più precisi che possono, ci saranno sempre domande sulle previsioni del futuro.

Il nostro lavoro dovrebbe portare a:

•     Modellazione migliorata delle risposte osservate alle iniezioni di particelle vulcaniche naturali
•     Un set di strumenti per valutare l'impatto dell'iniezione di particelle geo-ingegnerizzata
•     Input radiativo / chimico verso la selezione della "particella perfetta"
•     Input radiativo / dinamico / chimico verso lo studio del metodo di consegna
•     Valutazione completa dell'impatto per la "particella perfetta" e il metodo suggeriti
•     Valutazione degli impatti climatici associati all'iniezione di aerosol di solfato
•     Valutazione degli impatti climatici della "particella perfetta" rispetto all'aerosol di solfato
•     Valutazione dell'impatto dell'iniezione di particelle stratosferiche sulla chimica dell'ozono
•     Valutazione dell'iniezione di particelle stratosferiche nella biosfera

 Iniezione naturale

Le eruzioni vulcaniche emettono naturalmente particelle nella stratosfera. Per avere fiducia nei nostri modelli e in ciò che ci dicono, dobbiamo essere in grado di modellare con precisione le iniezioni vulcaniche passate. Fino ad ora questo è stato difficile e i modelli non sono sempre stati d'accordo con le osservazioni. Il lavoro per migliorare l'accuratezza del modello viene svolto in collaborazione con NCAS-Climate.

Futuro sul clima

Ci sono molte idee su cosa potrebbe accadere al clima nei prossimi anni, a seconda di ciò che gli umani fanno in quel momento, ad es.:

•     Taglia le nostre emissioni di carbonio
•     Brucia più combustibili fossili che mai
•     Crea nuove tecnologie più pulite e più ecologiche
•     Procedi esattamente come siamo ora

Ogni possibile futuro è chiamato scenario climatico. I modelli che simulano l'iniezione di particelle stratosferiche sono impostati in vari scenari climatici per valutare i probabili impatti.


Fonte  SPICE