Sostenibilità
Accelerare le emissioni di metano mette gli scienziati in allarme mentre la Terra continua a riscaldarsi
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Il cambiamento climatico sta rapidamente diventando una grave preoccupazione poiché i suoi effetti sono visti in tutto il mondo. Come abbiamo riportato, il cambiamento climatico ha reso l’estate del 2024 la più calda mai registrata a livello globale e per l’Europa. Questo richiede sforzi per stabilizzare il clima riducendo le emissioni di gas serra, beneficiando sia il clima sia la nostra salute.
Le emissioni di gas serra sono quei gas che intrappolano il calore nell’atmosfera. L’anidride carbonica (CO2) è la più importante di questi gas e viene rilasciata come risultato di combustione di combustibili fossili come carbone, gas naturale e petrolio così come da alberi e rifiuti solidi e come risultato di certe reazioni chimiche come la produzione di cemento.
Un altro esempio di gas serra è l’ossido di azoto (N2O). Viene emesso durante le attività agricole e industriali durante il trattamento delle acque reflue e la combustione di combustibili fossili. I gas fluorurati, nel frattempo, sono emessi da una varietà di applicazioni domestiche e commerciali.
Il metano (CH4), d’altra parte, è emesso durante la produzione e il trasporto di petrolio, gas naturale e carbone. Tuttavia, la stragrande maggioranza delle emissioni di CH4 proviene in realtà da attività umane o fonti “antropogeniche” come discariche, uso del suolo, bestiame e altre pratiche agricole. Anche fonti naturali come termiti e zone umide sono responsabili delle emissioni di CH4.
Il metano è un gas incolore, inodore e infiammabile che contribuisce al riscaldamento globale e al cambiamento climatico. Come componente principale del gas naturale, il metano è usato come combustibile per generare calore e luce e per produrre sostanze chimiche organiche.
“Il metano è una minaccia climatica che il mondo sta ignorando. Il metano è aumentato di molto di più e molto più velocemente rispetto all’anidride carbonica.”
Mentre l’attenzione collettiva è stata sulla riduzione dell’anidride carbonica a causa della durata atmosferica più breve del metano rispetto al CO2, shorter, il CH4 riscalda l’atmosfera terrestre 90 volte più efficacemente dell’anidride carbonica nei primi due decenni dopo il suo rilascio.
In effetti, un nuovo studio ha scoperto che il tasso di emissione di metano sta avvenendo a un ritmo rapido, rappresentando un grande ostacolo alla risoluzione del problema del cambiamento climatico.
Le emissioni di metano aumentano più velocemente che mai
Un articolo di prospettiva pubblicato all’inizio di questa settimana su Environmental Research Letters, insieme a dati in Earth System Science Data, ha rivelato che le concentrazioni di metano nell’atmosfera terrestre sono aumentate a una velocità record negli ultimi cinque anni.
I lavori sono del Global Carbon Project, un’iniziativa che monitora le emissioni di gas serra a livello mondiale.
Sebbene oltre 150 paesi abbiano promesso di ridurre le emissioni di metano del 30% in questo decennio sotto il Global Methane Pledge, ciò non è realmente avvenuto. Questo impegno globale è stato lanciato nel 2021 dall’UE e dagli Stati Uniti.
Al contrario, le emissioni globali di metano — due terzi delle quali provengono ora da attività umane, tra cui agricoltura, uso di combustibili fossili, discariche e altri rifiuti — stanno effettivamente aumentando più velocemente che mai.
La tendenza \”non può continuare se vogliamo mantenere un clima abitabile\”, hanno scritto i ricercatori nel documento.
Le concentrazioni atmosferiche di CH4 sono attualmente più di 2.6x higher than it was in pre-industrial times. In fact, it is right now the highest they’ve been in at least 800,000 years.
La traiettoria dell’aumento dei tassi di emissione di metano è la più estrema utilizzata dai principali scienziati climatici mondiali negli scenari di emissione. A questo ritmo, it would lead to global warming above 5 degrees Fahrenheit or 3 degrees Celsius by the end of this century.
Sebbene il metano sia un gas serra a breve durata, come abbiamo notato sopra, è altamente potente, rendendolo un obiettivo primario per limitare il riscaldamento globale nel breve termine.
Di conseguenza, c’è stato un crescente focus politico sulla riduzione delle emissioni di metano, ma ciò non ha avuto alcun effetto, poiché the total annual methane emissions have actually increased by 20% over the past two decades. Human contribution to the same has been the most at about 18% while natural sources, mostly from wetlands, only increased by 2% in two decades.
L’aumento di 61 milioni di tonnellate nelle emissioni di CH₄ è stato principalmente guidato dalla produzione e uso di petrolio e gas, insieme all’estrazione di carbone, le cui emissioni sono aumentate del 33%. La decomposizione di cibo e rifiuti organici nelle discariche ha registrato un aumento del 30%, mentre le emissioni dall’agricoltura sono aumentate del 14%. La più grande fonte di emissioni di metano legata all’uomo, ha osservato Jackson, sono le mucche.
Chi sta guidando l’aumento delle emissioni di CH4
Per quanto riguarda i paesi che contribuiscono maggiormente alle emissioni di metano, la Cina (16%) è al primo posto.
Come autrice principale del documento Earth System Science Data, Marielle Saunois dell’Université Paris-Saclay in Francia ha osservato che i maggiori aumenti regionali delle emissioni di CH4 provengono dalla Cina e dal Sud‑Est asiatico.
Uno studio separato di Global Energy Monitor (GEM) ha recentemente avvertito che l’espansione delle miniere di carbone della Cina potrebbe aumentare ulteriormente le sue emissioni di metano e minacciare gli obiettivi climatici.
Nel 2023, la produzione di carbone della Cina ha raggiunto un record di 4,7 miliardi di tonnellate, circa il 50% della produzione globale. Ora il paese sta pianificando un progetto per aumentare la capacità produttiva di 1,2 miliardi di tonnellate all’anno. Questa espansione può aumentare le emissioni di metano di 10 milioni di tonnellate.
Mentre la Cina continua a investire nel carbone per l’energia e mantiene un insieme di miniere “inattive ma operative” per esigenze urgenti, i permessi per le centrali a carbone sono diminuiti dell’83% quest’anno. Questo segnala un possibile cambiamento nella politica energetica del paese.
La Cina è ora seguita da India (9%), Stati Uniti (7%), Brasile (6%) e Russia (5%) come i maggiori emettitori di metano al mondo.
Secondo Saunois:
“Solo l’Unione Europea e possibilmente l’Australia sembrano aver ridotto le emissioni di metano dalle attività umane negli ultimi due decenni.”
L’agenzia scientifica nazionale dell’Australia ha recentemente dichiarato che i livelli globali di metano stanno mettendo il mondo su una strada pericolosa.
Il Global Methane Budget dell’agenzia, prodotto in collaborazione con partner di ricerca internazionali, tra cui CSIRO, ha riportato che le fonti di metano indotte dall’uomo sono aumentate di 61 milioni di tonnellate metriche all’anno, un aumento del 20% negli ultimi venti anni.
L’agricoltura è stata segnalata come la più grande contributrice al bilancio, al 40%, con il bestiame e le risaie indicati come le cause principali. Questo è stato seguito dal settore dei combustibili fossili al 34%, dai rifiuti solidi e dalle acque reflue al 19%, e infine dalla combustione di biomassa e biocarburanti al 7%.
Migliorare la quantificazione dell’influenza umana sulle emissioni di CH4
Per quantificare meglio l’influenza umana sulle emissioni di metano, gli scienziati hanno approfondito ulteriormente e hanno scoperto che nel 2020, l’anno più recente con dati completi, il 65% — quasi 400 milioni di tonnellate — del metano emesso a livello globale è stato il risultato di attività umane. Rifiuti e agricoltura insieme hanno rappresentato circa due tonnellate di CH4 per ogni tonnellata proveniente dall’industria dei combustibili fossili.
Sebbene i lockdown della pandemia di circa quattro anni fa avrebbero dovuto ridurre le emissioni di gas, non è stato così.
Durante la pandemia, circa 42 milioni di tonnellate di CH4 si sono accumulate nell’atmosfera — il doppio dell’aumento medio annuo di 20,9 milioni di tonnellate osservato tra il 2010 e il 2019. Questo è anche più di sei volte l’incremento registrato durante il primo decennio del 2000, quando era di 6,1 milioni di tonnellate all’anno.
Il lockdown ha ridotto le emissioni di ossidi di azoto (NOx) legate al trasporto, il che ha aiutato a prevenire l’accumulo di parte del metano nell’atmosfera, secondo i ricercatori..
Tuttavia, la temporanea diminuzione dell’inquinamento da ossidi di azoto è stata solo la metà dell’impennata delle concentrazioni atmosferiche di metano nel 2020.
“Stiamo ancora cercando di capire gli effetti completi dei lockdown da COVID sul bilancio globale del metano. Il COVID ha cambiato quasi tutto — dall’uso dei combustibili fossili alle emissioni di altri gas che alterano la durata del metano nell’atmosfera.”
– Jackson
L’ultimo studio ha anche introdotto un’importante modifica nella contabilizzazione delle fonti globali di metano e dei “sink”, ovvero foreste e suoli che rimuovono e immagazzinano il metano dall’atmosfera.
In precedenza, gli scienziati del Global Carbon Project classificavano tutto il metano proveniente da fiumi, laghi, stagni e zone umide come naturale. Tuttavia, nella loro ultima valutazione, gli scienziati hanno effettuato un primo tentativo di stimare l’aumento delle emissioni da questi tipi di fonti derivanti da attività umane.
Jackson ha osservato come i serbatoi dietro le dighe, costruiti dall’uomo, siano una fonte diretta di emissioni di metano pari a quelle di un campo petrolifero e del gas. Questi serbatoi emettono circa 30 milioni di tonnellate di metano all’anno a causa della materia organica appena sommersa che rilascia CH4 durante la decomposizione.
Secondo gli scienziati, gli esseri umani hanno influenzato un terzo delle emissioni di metano da acque dolci e zone umide negli ultimi anni. L’aumento delle temperature, l’uso del suolo, le acque reflue e il deflusso di fertilizzanti hanno ulteriormente aumentato queste emissioni.
Aziende che affrontano il problema delle emissioni di metano
Con le emissioni di metano in aumento a livello globale, molte aziende hanno assunto il compito di affrontare questo problema. BP (British Petroleum) è una di queste, utilizzando tecnologie di rilevamento del metano per ridurre le emissioni di CH₄ dalle sue operazioni di petrolio e gas nell’ambito dei suoi più ampi obiettivi net-zero.
Allo stesso modo, Carbon Clean sviluppa tecnologie modulari per catturare il metano dai processi industriali e convertirlo in prodotti di valore, mentre Clarke Energy offre soluzioni di generazione di biogas per catturare il metano da fonti come discariche e impianti di trattamento delle acque reflue, convertendolo in energia rinnovabile.
Nel settore tecnologico, aziende come Project Canary e GHGSat stanno contribuendo in modo significativo. Project Canary aiuta le industrie a monitorare le loro emissioni di metano, e GHGSat fornisce monitoraggio satellitare ad alta risoluzione per rilevare e misurare le emissioni di metano dai siti industriali. Questi dati aiutano le industrie a identificare le perdite e a prendere misure correttive.
Ora, diamo un’occhiata a un’azienda che ha adottato un approccio innovativo a questo problema, in particolare con il mining di Bitcoin.
Crusoe Energy Systems
Una startup di mining di Bitcoin, Crusoe Energy Systems, è stata fondata durante il mercato orso delle criptovalute del 2018 per affrontare il problema del flaring del gas naturale. Un sottoprodotto dell’estrazione del petrolio, il gas naturale, viene spesso bruciato se non ci sono casi d’uso economici o se gli operatori dei giacimenti petroliferi non possono trasferirlo. Il metano è un componente principale del gas naturale, e il processo di combustione del gas non riesce a bruciare completamente il CH4.
Crusoe, qui, cattura le emissioni di metano di scarto dalle operazioni di petrolio e gas e le utilizza per alimentare data center modulari per il mining di Bitcoin. Per questo, l’azienda brucia gas naturale per la produzione di elettricità, che combustiona completamente il metano e produce CO2 come sottoprodotto. Utilizzando un “prodotto di scarto” e poi convertendolo in energia utile al “costo più basso”, Crusoe riduce le emissioni consentendo al contempo operazioni di mining di Bitcoin sostenibili.
Secondo il cofondatore e presidente di Crusoe, Cully Cavness:
“C’è una enorme quantità di gas flaring in tutto il mondo. Se lo catturaste tutto, alimenterebbe circa due terzi di tutta l’elettricità dell’Europa e alimenterebbe l’intera industria dei data center molte volte più di tanto.”
L’azienda ‘carbon-negative’ ha raccolto 750 milioni di dollari in finanziamenti e ha ricevuto una valutazione post-money di 1,75 miliardi di dollari nell’aprile 2022. Crusoe ha circa 30 siti situati in tutti i principali giacimenti petroliferi negli Stati Uniti, incluso uno in Argentina. Secondo il suo rapporto d’impatto del 2023, l’azienda ha dichiarato oltre 200 MW di capacità distribuita tra attività cloud e mining di Bitcoin.
Nel 2021, il gigante del gas naturale ExxonMobil (XOM ) si è associato a Crusoe per utilizzare il gas in eccesso dei suoi giacimenti petroliferi del North Dakota per minare $1,14 trilioni di capitalizzazione di mercato BTC.
L’anno scorso, il Sustainable Bitcoin Protocol (SBP) ha avviato un progetto pilota con Crusoe per creare una metodologia per verificare che l’approvvigionamento di gas di scarto e la tecnologia di quest’ultima riducano le emissioni di gas serra e contribuiscano alla transizione verso l’energia pulita.
Qualche mese fa, l’azienda con sede a Denver ha firmato un accordo multimiliardario con la società tecnologica Lancium per costruire un data center da 200 megawatt nella prima fase di un più ampio sviluppo da 1,2 gigawatt per “soddisfare le esigenze uniche delle aziende AI”.
Dopo il dimezzamento del Bitcoin nell’aprile 2024, che ha ridotto le ricompense dei blocchi a 3,125 BTC, i miner hanno cercato di diversificare per finanziare le loro operazioni e ottenere profitto. Molti miner di Bitcoin, incluso Crusoe, hanno da allora spostato la loro attenzione verso l’industria AI in rapida crescita.
A piena capacità, il data center Crusoe-Lancium sarà uno dei più grandi campus di data center AI al mondo. Si prevede che la struttura entrerà in funzione il prossimo anno.
“I data center stanno evolvendo rapidamente per supportare i carichi di lavoro AI moderni, richiedendo nuovi livelli di spazio rack ad alta densità, raffreddamento liquido diretto al chip e una domanda energetica complessiva senza precedenti.”
– CEO e cofondatore di Crusoe, Chase Lochmiller
Per la prima volta ad aprile, i ricavi di Crusoe provengono principalmente dai suoi data center AI, superando i ricavi del Bitcoin.
Conclusione
Quindi, come abbiamo visto, le emissioni globali di metano continuano a crescere in modo significativo, con il contributo umano che registra anch’esso un costante aumento. Poiché questo gas serra è il secondo più grande contributore al cambiamento climatico e causa eventi di calore estremo e condizioni meteorologiche avverse, è fondamentale adottare misure decisive per ridurre le emissioni di metano.
Stiamo già osservando come il cambiamento climatico possa tradursi in condizioni meteorologiche severe e ondate di calore. Il mondo, secondo l’ultimo studio, “ha raggiunto la soglia di un aumento di 1,5°C nella temperatura media globale della superficie e sta appena iniziando a sperimentare le conseguenze complete”.
Sebbene siano stati fatti tentativi di ridurre le emissioni di metano con regolamentazioni, decarbonizzazione e il Global Methane Pledge, questi sono stati in gran parte inefficaci. È necessario un approccio più coordinato che combini regolamentazione e pratiche industriali migliorate, in grado di aprire la strada a nuove innovazioni tecnologiche nel settore energetico.
