Il potente gas serra di cui dovremmo parlare di più

A fine giugno uno dei più importanti e potenti satelliti per misurare le emissioni di metano nell’atmosfera ha smesso di comunicare con la Terra ed è probabilmente andato perduto. Si chiamava MethaneSAT ed era stato lanciato a marzo del 2024 con una missione gestita dall’Agenzia spaziale della Nuova Zelanda e da una delle principali organizzazioni non governative  per la difesa dell’ambiente negli Stati Uniti. Il satellite aveva mostrato grandi capacità nel misurare le perdite di metano, soprattutto da parte dell’industria petrolifera, ed era considerato un’importante risorsa per capire quanto di questo gas finisse nell’atmosfera diventando una delle principali cause dell’effetto serra.

Quando si parla di riscaldamento globale e di cambiamento climatico viene quasi sempre citata l’anidride carbonica perché è il gas serra derivante dalle attività umane più presente nell’atmosfera, e di conseguenza il principale responsabile dell’aumento della temperatura media del nostro pianeta. La sua concentrazione nell’atmosfera è aumentata enormemente nel corso del Novecento e degli ultimi vent’anni, soprattutto a causa dell’industrializzazione e in generale delle attività umane, ma non è l’unico gas a causare l’effetto serra.

Il metano è meno presente nell’atmosfera rispetto all’anidride carbonica, ma ha una capacità molto più alta di assorbire e trattenere il calore nell’atmosfera, contribuendo quindi fortemente al riscaldamento globale.

Potenziale
Il modo migliore per farsi un’idea di quanto il metano sia eccezionalmente efficace nel trattenere l’energia termica è confrontarlo con l’anidride carbonica. Per farlo si utilizza il “potenziale di riscaldamento globale” (GWP), che serve proprio a misurare l’effetto riscaldante cumulativo di un gas serra nel tempo rispetto all’anidride carbonica. In pratica il GWP ci dice quanto calore in più assorbe una tonnellata di un gas rispetto a una tonnellata di anidride carbonica, in un certo intervallo di tempo; per avere dati facilmente confrontabili si usano di solito scale di 20 o 100 anni a seconda dei casi.

Il GWP è quindi un’unità comparativa: l’anidride carbonica vale sempre 1 e gli altri gas vengono confrontati in base a questo valore. Una tonnellata di metano che viene emessa nell’atmosfera in 20 anni scalda quanto 84 tonnellate di anidride carbonica, mentre in 100 anni quanto circa 30 tonnellate di anidride carbonica. Il GWP del metano è quindi 84 volte quello dell’anidride carbonica in 20 anni e circa 30 in un secolo.

Detto in altre parole: anche se c’è molto meno metano nell’atmosfera rispetto all’anidride carbonica, ogni molecola di questo gas ha un impatto termico molto più forte, in termini relativi e almeno nel breve periodo.

Eredità termica
Il Sole riscalda la Terra, che emette poi calore (radiazione infrarossa) verso l’alto, un po’ come fa un termosifone in una stanza. Alcuni gas serra, come l’anidride carbonica e il metano, assorbono questa radiazione e poi la riemettono, in parte di nuovo verso il suolo. Questo effetto serra, fa sì che la Terra disperda più lentamente il calore verso l’esterno: in condizioni normali è un bene e rende possibile la vita sul nostro pianeta, ma in condizioni straordinarie come le attuali comporta un aumento della temperatura media con profonde implicazioni per il clima.

Come abbiamo visto, rispetto all’anidride carbonica, il metano riesce ad assorbire più radiazione infrarossa per molecola e contribuisce quindi a trattenere più energia nell’atmosfera. In compenso, rimane nell’aria molto meno tempo rispetto all’anidride carbonica, perché si decompone in altre molecole. La vita atmosferica del metano è mediamente intorno ai 12 anni, mentre quella dell’anidride carbonica oscilla tra un secolo e i mille anni. Questa alta variabilità è dovuta al fatto che non c’è un singolo processo di decomposizione e rimozione: l’anidride carbonica viene assorbita dagli oceani, dalle piante nei processi di fotosintesi e può anche depositarsi nei sedimenti.

La minore durata del metano non è però molto rilevante se confrontata con la sua capacità di assorbire il calore nell’atmosfera. Il suo effetto in dieci anni è tale da comportare una sorta di “eredità termica” che si fa sentire nel bilancio complessivo di un secolo. In pratica questo gas se ne va, ma l’energia assorbita non scompare e rimane immagazzinata nel sistema climatico, in particolare negli oceani: c’è quindi un effetto di accumulo, accompagnato inoltre dal nuovo metano che si aggiunge nell’atmosfera.

È una condizione che può apparire controintuitiva, ma non è molto diversa da ciò che accade d’inverno quando scaldiamo una stanza con una stufa. Finché questa è accesa, la stanza si scalda parecchio e velocemente, ma quando la spegniamo l’ambiente non torna subito freddo perché ha una sua inerzia, grazie alla temperatura raggiunta dall’aria e soprattutto dalle pareti.

Da dove viene il metano
Mentre una parte importante dell’anidride carbonica presente nell’atmosfera è il frutto dell’utilizzo dei combustibili fossili, le emissioni di metano sono dovute alla combinazione di processi naturali e alle attività umane. Queste ultime costituiscono la quota maggiore e sono quindi anche quelle verso cui sono orientate le iniziative per ridurle. Si stima che dall’inizio dell’epoca industriale la concentrazione nell’atmosfera sia più che raddoppiata e che il 20-30 per cento del riscaldamento anomalo del pianeta sia attribuibile alla presenza di questo gas. Nel 2019 circa il 60 per cento del metano rilasciato nell’atmosfera derivava dalle attività umane, mentre il restante da fenomeni naturali.

Il metano viene prodotto da microrganismi (Archaea) che vivono in ambienti privi di ossigeno e che si nutrono degli scarti lasciati dai batteri, durante i processi di decomposizione della materia organica (foglie, cibo, letame…). È un processo che avviene specialmente negli strati più superficiali del suolo e per questo le zone umide come paludi, torbiere e delta dei fiumi sono tra le principali fonti naturali di questo gas. Anche il suolo congelato (permafrost) può diventare un’importante fonte di metano quando si scongela rendendo paludose nuove aree, dove possono proliferare i microrganismi che degradano le componenti organiche producendo metano. Il riscaldamento globale ha reso più frequente lo scioglimento del permafrost, portando quindi a un circolo vizioso per cui si produce più metano che a sua volta contribuisce a un maggiore effetto serra, che fa sciogliere altro permafrost.

Il metano che ha un’origine più antica è conservato negli strati più profondi della Terra e può trovare la propria strada verso la superficie attraverso fratture nella crosta terrestre, come quelle formate dai vulcani o dalle faglie attive. Le quantità di metano che raggiungono l’atmosfera in questo modo sono solitamente modeste, ma assumono proporzioni significative se sono aiutate dalle attività di estrazione dei combustibili fossili.

Nei giacimenti petroliferi il metano è il principale componente (90 per cento) del gas naturale e si trova insieme al petrolio, o in strati separati a seconda delle profondità; nelle miniere di carbone, invece, il metano è legato (adsorbito) alla superficie del carbone stesso e viene infatti chiamato “gas di miniera”. È una risorsa preziosa e viene quindi raccolto nei processi di estrazione per essere usato, ma tenere sotto controllo un gas non è semplice e ci possono essere perdite negli impianti di raccolta. A volte altri processi di estrazione richiedono di “sfiatare” il metano, per esempio per ridurre velocemente la pressione in un pozzo, e anche in questo caso se il gas non viene fatto bruciare (producendo comunque anidride carbonica) si ha una perdita importante nell’atmosfera.

Uno degli obiettivi di MethaneSAT, il satellite andato perduto, era proprio quello di misurare le emissioni di metano nei siti di estrazione dei combustibili fossili, e non solo in quelli attivi. Si stima ci siano infatti almeno 8 milioni di pozzi di petrolio e gas abbandonati in tutto il mondo, oltre a una grande quantità di miniere abbandonate, che continuano a rilasciare metano (le stime variano molto ed è difficile fare censimenti precisi). Col passare del tempo valvole, guarnizioni, tubature e chiusure dei pozzi e delle miniere tendono a degradarsi e, in mancanza di una buona manutenzione, si producono fughe di gas che possono durare anni.

Nel suo complesso il settore dei combustibili fossili produce in media il 34 per cento circa delle emissioni di metano derivanti dalle attività umane, ed è superato solo dal settore agricolo (allevamento incluso) che arriva al 40 per cento.

L’allevamento è ampiamente la fonte singola più rilevante, con una stima intorno al 20 per cento del totale del metano che immettiamo nell’atmosfera. La digestione dei ruminanti e la gestione del letame è la causa di questa grande produzione di gas, da tempo al centro di un ampio dibattito sull’opportunità di seguire nuovi approcci più sostenibili nella produzione di cibo.

Il settore dei rifiuti è la terza più importante fonte di emissioni di metano e si stima che arrivi al 20 per cento circa del totale, sempre riferito alla parte prodotta dalle attività umane. Nelle discariche ci sono enormi quantità di immondizia che si decompone favorendo la proliferazione dei microrganismi che producono metano e altri gas. Negli impianti più moderni questi vengono gestiti e recuperati, anche per la produzione di energia elettrica, mentre da molte altre discariche più piccole si disperdono nell’aria e contribuiscono all’aumento della concentrazione di metano atmosferico.

Che fare
Per quanto sia enorme, il problema del metano è incomparabile a quello dell’anidride carbonica e per questo gli esperti ritengono che possa essere gestito, soprattutto per guadagnare tempo nelle attività per mitigare il riscaldamento globale. Visto che il metano ha un impatto maggiore nel breve periodo rispetto all’anidride carbonica, ridurre le sue emissioni può portare più velocemente a benefici e nel caso del settore dei combustibili fossili non è così complicato farlo.

Si stima che fino al 70 per cento delle emissioni di metano da questo settore possa essere ridotto con tecnologie già esistenti come telecamere a infrarossi, droni e sensori di vario tipo per localizzare le perdite negli impianti e risolverle. Specialmente negli impianti più datati e poco manutenuti si possono ottenere importanti risultati con spese contenute, attraverso la sistemazione di guarnizioni, valvole e giunti.

Nei siti di raccolta e di preparazione al trasporto dei combustibili fossili si possono installare sistemi di recupero del gas, così come si possono sostituire le valvole di vecchia generazione con nuove a emissioni zero. I sistemi di cattura consentono inoltre di ridurre l’impatto del rilascio diretto di metano nell’atmosfera, che viene effettuato talvolta per motivi tecnici o di sicurezza.

L’Unione Europea, come alcuni singoli paesi in giro per il mondo, ha iniziato da qualche anno a richiedere controlli obbligatori per la riparazione delle perdite, come condizione per poter fornire combustibili fossili nel proprio mercato interno. Il Regolamento sul metano, approvato nel 2024 e in fase di applicazione, richiede la produzione di dati credibili e verificabili sulla produzione di emissioni di metano lungo tutta la catena produttiva, con l’obiettivo di incentivare la riduzione delle perdite di metano.

Ridurre la produzione di metano nel settore agricolo è invece più difficile, soprattutto perché il modo più efficace per farlo sarebbe un sensibile cambiamento delle abitudini alimentari di miliardi di persone. Oltre alla riduzione degli allevamenti, da qualche tempo si sperimentano additivi da inserire nella dieta dei bovini e di altri ruminanti, in modo che producano meno gas nei loro processi digestivi. In Nuova Zelanda è stata anche avviata la sperimentazione per selezionare geneticamente bovini che producono naturalmente meno metano, ma le ricerche sono agli inizi e orientate sul lungo periodo.

L’agricoltura di precisione, che usa sensori nel suolo, analisi chimiche e interventi mirati per gestire le colture, può avere un ruolo importante nella riduzione delle emissioni in generale, compreso il metano. I campi di riso sono per esempio una delle principali fonti agricole di metano, ma con un’irrigazione controllata e mirata, accompagnata da un controllo del suolo che permetta di usare meno fertilizzanti, si possono contenere sensibilmente le emissioni a parità o con una resa superiore dei raccolti.

Per provare a ridurre le emissioni di metano, nel 2021 l’Unione Europea e gli Stati Uniti hanno avviato il Global Methane Pledge (GMP), un’ambiziosa iniziativa per arrivare entro il 2030 a una riduzione del 30 per cento rispetto ai livelli del 2020. A oggi circa 160 paesi hanno aderito al GMP, responsabili complessivamente di circa il 45 per cento delle emissioni di metano prodotte dalle attività umane. Se tutti gli impegni venissero rispettati, solo nel settore dei combustibili fossili si potrebbe arrivare a una diminuzione del 50 per cento, ma finora l’iniziativa non ha portato a grandi risultati.

Il GMP non è vincolante e i singoli paesi non hanno obiettivi ben definiti da raggiungere, né sono previste scadenze legali. Manca inoltre un sistema unico di misurazione e di raccolta dei dati, con molti paesi che hanno mostrato di non avere i mezzi e le risorse per identificare i principali emettitori di metano. Per questo il controllo con satelliti, come quello che aveva iniziato a fare MethaneSAT, è considerato essenziale per raccogliere molti dati su buona parte del pianeta in poco tempo.

Nonostante ridurre le emissioni di metano sia tra le azioni climatiche più efficaci e meno costose, i finanziamenti continuano a essere insufficienti. Per realizzare gli obiettivi del GMP è stata stimata una spesa di circa 120 miliardi di dollari, ma fino al 2023 ne erano stati stanziati solo 24. Diverse analisi hanno mostrato che molte soluzioni hanno costi molto bassi, perché rendono possibili ritorni rapidi, specie nella produzione di biogas e biometano, che riducono i costi energetici e la dipendenza dai combustibili fossili.

Oltre ai benefici su scala globale, la riduzione delle emissioni di metano può portare vantaggi anche localmente, a cominciare dal miglioramento della qualità dell’aria. Il metano favorisce la formazione dell’ozono troposferico, un gas nocivo per la salute che secondo l’Organizzazione mondiale della sanità è responsabile di circa un milione di morti premature in tutto il mondo per problemi respiratori e cardiovascolari.