Global assessment of marine CO2 removal efficiency in the coastal ocean

L'oceano è una vasta spugna naturale che ha assorbito gran parte dell'anidride carbonica che gli esseri umani hanno immesso nell'atmosfera, aiutando a rallentare il ritmo del riscaldamento globale. Tuttavia, per mantenere l'aumento della temperatura del pianeta al di sotto di una soglia critica, gli scienziati sanno che non basterà semplicemente interrompere le emissioni; dobbiamo anche rimuovere attivamente il carbonio dall'aria. Un'idea promettente è la rimozione del biossido di carbonio marino, un processo in cui alteriamo l'acqua di mare per renderla "affamata" di carbonio, incoraggiando l'oceano a prelevare di più dall'atmosfera. Il problema è che questo processo non è istantaneo. Una volta alterata l'acqua, occorrono mesi, anni o persino decenni affinché il carbonio si sposti completamente dall'aria al mare. Poiché questo scambio avviene su distanze enormi e tempi lunghi, è impossibile misurarlo direttamente nel mondo reale. Invece, gli scienziati si affidano a modelli informatici per prevedere quanto bene questo metodo funzionerebbe in diversi luoghi, ma eseguire queste simulazioni dettagliate per ogni linea costiera della Terra è così costoso e lento da essere rimasto fuori portata.

Un team di ricercatori ha ora trovato un modo per aggirare questi limiti computazionali, offrendo una mappa chiara e ad alta risoluzione di dove questa rimozione del carbonio basata sull'oceano funzionerebbe meglio. Sviluppando un nuovo metodo che traccia particelle virtuali che si muovono attraverso l'oceano, sono stati in grado di simulare l'efficienza della rimozione del carbonio lungo le coste di tutto il mondo con un livello di dettaglio precedentemente impossibile. Il loro lavoro rivela che, mentre alcune coste tropicali sono ideali per questa tecnologia, altre regioni, in particolare vicino ai poli e in specifiche zone temperate, sono molto meno efficaci. Fondamentalmente, hanno scoperto che l'efficienza può cambiare drasticamente su distanze molto brevi, il che significa che una valutazione ampia e generale della linea costiera di un paese potrebbe essere pericolosamente fuorviante.

I ricercatori, guidati da Yinghuan Xie dell'Università della Tasmania, hanno creato un sistema di "assorbitori virtuali". Immaginate di rilasciare migliaia di piccoli barili invisibili nell'oceano in punti costieri specifici. Ogni barile inizia vuoto, rappresentando una porzione di acqua marina che è stata trattata per avere un deficit di carbonio. Mentre le correnti oceaniche trasportano questi barili, essi agiscono come sensori, assorbendo carbonio dall'aria ogni volta che galleggiano vicino alla superficie. Se un barile viene spinto in profondità sott'acqua, smette di assorbire perché l'aria non può raggiungerlo. Tracciando il viaggio di questi barili virtuali nell'arco di un decennio, il team ha potuto calcolare esattamente quanto carbonio ogni porzione d'acqua attirerebbe infine dall'atmosfera.

Questo approccio ha permesso loro di testare il metodo rispetto ai modelli informatici esistenti, più costosi. Hanno scoperto che i loro barili virtuali potevano riprodurre i modelli globali di efficienza della rimozione del carbonio con una precisione sorprendente, eguagliando i risultati di modelli complessi ad alta risoluzione pur utilizzando una frazione della potenza di calcolo. In effetti, il loro metodo era fino a un milione di volte più economico da eseguire rispetto alle simulazioni tradizionali. Questa svolta nell'efficienza ha significato che potevano finalmente eseguire l'esperimento lungo l'intera linea costiera globale, testando quasi 150.000 località specifiche ogni pochi chilometri, invece di concentrarsi solo su un manipolo di ampie regioni.

I risultati hanno dipinto un quadro dettagliato del potenziale costiero mondiale. Nelle acque calde, tropicali e subtropicali dell'Indo-Pacifico e dell'Atlantico, i barili virtuali hanno mostrato che l'oceano può assorbire il carbonio in modo molto efficiente, raggiungendo spesso un assorbimento quasi completo entro dieci anni. Queste aree sono caratterizzate da condizioni che mantengono l'acqua vicino alla superficie, dove l'aria può raggiungerla, e dove la chimica dell'acqua e la velocità del vento aiutano a velocizzare lo scambio. Tuttavia, la mappa ha evidenziato anche limitazioni significative. Intorno all'Antartide, in parti dell'Atlantico settentrionale, nel Mar Mediterraneo e lungo le coste del Giappone e dell'Australia, l'efficienza diminuisce considerevolmente. In queste regioni più fredde o più turbolente, l'acqua spesso affonda in profondità sotto la superficie o rimane intrappolata sotto il ghiaccio marino, interrompendo la connessione con l'atmosfera e lasciando il deficit di carbonio non affrontato.

Forse la scoperta più sorprendente è stata quanto l'efficienza variasse su brevi distanze. I ricercatori hanno scoperto che, a distanza di soli decine o centinaia di chilometri lungo una singola costa, il potenziale per la rimozione del carbonio può oscillare del 30-50%. Una mappa ampia e a bassa risoluzione potrebbe suggerire che l'intera costa di un paese sia un buon candidato per questa tecnologia, ma un esame più attento rivela che i punti più efficaci sono spesso sacche isolate circondate da acque meno efficaci. Ad esempio, mentre parti della costa del Giappone mostravano un'efficienza inferiore, specifiche aree costiere offrivano comunque un alto potenziale, e viceversa. Questo livello di dettaglio è vitale perché i progetti del mondo reale saranno probabilmente costruiti su piccola scala, dove le correnti locali e la profondità contano molto più delle medie regionali.

Lo studio ha anche spiegato perché esistono queste differenze. Nelle zone ad alta efficienza, l'acqua tende a rimanere nello strato superiore dove può "respirare" l'atmosfera, grazie alle temperature calde e ai venti forti. Nelle zone a bassa efficienza, l'acqua viene spesso spinta nel profondo dell'oceano o coperta dal ghiaccio, impedendo lo scambio di carbonio. I ricercatori hanno notato che in alcune di queste aree difficili, il processo non si limita a rallentare, ma può fermarsi completamente dopo un certo punto, il che significa che aspettare più a lungo potrebbe non portare a risultati migliori.

Questo nuovo strumento non si limita a mappare l'oceano; fornisce un modo per comprendere le ragioni fisiche dietro i numeri. Collegando l'efficienza della rimozione del carbonio a fattori specifici come la velocità del vento, la temperatura dell'acqua e la profondità del rimescolamento dell'acqua, i ricercatori possono spiegare ai decisori politici esattamente perché una determinata località è adatta o inadatta. Hanno reso i loro dati e un sito web interattivo disponibili al pubblico, permettendo a chiunque di esplorare in dettaglio queste condizioni costiere. Sebbene lo studio si basi su simulazioni e non tenga conto di ogni reazione biologica nell'oceano, offre un modo robusto ed economico per esaminare le coste del mondo. Suggerisce che, affinché la rimozione del carbonio marino sia uno strumento praticabile nella lotta contro il cambiamento climatico, dobbiamo guardare oltre le generalizzazioni ampie e concentrarci sulle realtà specifiche e ad alta risoluzione delle nostre coste locali.