La Cina espone le sue ambizioni climatiche

Mentre la pandemia di COVID-19 dilagava in tutto il mondo nel 2020, provocando blocchi e una corsa audace per creare il primo vaccino, il presidente cinese Xi Jinping desiderava affrontare un altro enorme problema scientifico: il clima. In un annuncio a sorpresa all'assemblea generale delle Nazioni Unite nel settembre 2020, ha annunciato un piano audace per la transizione del Paese da uno dei più grandi emettitori di gas serra del mondo a una società a zero emissioni di carbonio entro il 2060. 

Questo obiettivo ambizioso è stato uno shock per molti nel paese, compresi i funzionari del governo regionale che stanno ancora elaborando cosa significa l'obiettivo e quali politiche devono adottare per raggiungerlo. Dal discorso di Xi, tuttavia, sono già sorti dozzine di istituti di neutralità del carbonio in tutto il paese. Nel dicembre 2020 l'Istituto di Fisica Atmosferica di Pechino ha presentato il suo centro di ricerca sulla neutralità del carbonio - il primo del suo genere in Cina - che mira a rafforzare le tecnologie di monitoraggio delle emissioni di carbonio. Importanti università tra cui Tsinghua, Fudan e Shanghai Jiao Tong hanno seguito l'esempio, creando i propri istituti volti a promuovere politiche di neutralità del carbonio. 

A marzo l'Accademia cinese delle scienze (CAS), nel frattempo, ha proposto un piano d'azione per mettere la Cina in prima linea negli sforzi per il cambiamento climatico. Ciò sarebbe possibile, ha osservato CAS, sviluppando tecnologie per promuovere un uso più pulito dei combustibili fossili e un'energia nucleare più sicura, nonché l'integrazione delle energie rinnovabili nelle reti elettriche esistenti. Ma l'attuazione di tali iniziative rappresenta una sfida difficile. "Il raggiungimento degli obiettivi di carbonio della Cina richiede una rivoluzione socioeconomica profonda e sistematica, in cui [gli scienziati] hanno un ruolo importante da svolgere unendo le forze tra le discipline e facendo scoperte tecnologiche", ha affermato il vicepresidente del CAS Tao Zhang nell'annunciare il piano.

Parte di quella lotta per lo zero netto è l'attuale dipendenza della Cina dal carbone. Costituisce circa il 60% della produzione di elettricità del paese e ridurre questo tipo di produzione di energia fortemente inquinante sarà la chiave per una società a zero emissioni nette di carbonio. Ciò potrebbe richiedere la rapida implementazione della cattura, utilizzo e stoccaggio del carbonio (CCUS). Ciò comporta l'installazione di impianti di decarbonizzazione nei camini delle centrali a carbone dove il carbonio viene raccolto e trasformato prima di essere sepolto sottoterra o in mare.

Gli scienziati in Cina studiano le tecnologie CCUS dal 2004 e finora hanno costruito 35 progetti dimostrativi che hanno una capacità di iniezione media totale di 1.7 milioni di tonnellate di carbonio all'anno. Entro il 2060 si prevede che la capacità di iniezione sarà di circa 1-3 miliardi di tonnellate. Tuttavia, le tecnologie CCUS presentano potenziali rischi anche durante lo stoccaggio e il trasporto. Ning Wei del CAS Institute of Rock and Soil Mechanics di Wuhan, che lavora in questo campo da circa due decenni, afferma che la Cina è in ritardo in alcune tecnologie CCUS chiave come il monitoraggio e la valutazione del rischio delle perdite per prevenire il deflusso di anidride carbonica, che il suo team sta ora lavorando per affrontare. 

È probabile che l'ampia implementazione di tale tecnologia renda l'energia più costosa, almeno a breve termine. Wei afferma che si prevede che il costo per la produzione di energia a carbone aumenterà di 20-30 centesimi per kilowattora se il CCUS sarà ampiamente implementato. Tuttavia, una volta che queste tecnologie saranno maturate, si spera che tali costi diminuiranno del 50%.

Base rinnovabile

Per alcuni potrebbe sorprendere il fatto che la Cina sia il principale produttore mondiale di energia rinnovabile, con circa un quarto della domanda soddisfatta da energia idroelettrica, eolica e solare. Eppure la Cina non sta riposando sugli allori, con piani per espandere il suo settore delle rinnovabili costruendo le cosiddette "basi energetiche verdi" nelle sue regioni desertiche nord-occidentali. Il Paese punta ad avere un terzo della sua elettricità da fonti rinnovabili entro il 2025, con una capacità eolica e solare combinata di 1200 GW entro la fine del decennio. "La vista da ovest è di stupore e di invidia", afferma l'esperto di politica tecnologica David Elliott della Open University nel Regno Unito. 

Poiché l'energia rinnovabile può essere intermittente e instabile, una sfida importante è integrarla nella rete elettrica. Ciò ha spinto i ricercatori a esaminare diverse tecniche di accumulo di energia. "L'accumulo di energia è fondamentale per l'ampia applicazione dell'energia rinnovabile perché fornisce un certo grado di flessibilità al sistema elettrico che richiede un rigido equilibrio in tempo reale", osserva Xianfeng Li dell'Istituto CAS di Fisica Chimica di Dalian. Li ha studiato le “batterie a flusso”, una delle soluzioni più promettenti per l'accumulo stazionario di energia grazie alla sua elevata densità di energia e ai bassi costi. Il suo team sta cercando di utilizzare materiali e design avanzati per migliorarne l'efficienza e l'affidabilità riducendo al contempo i costi di commercializzazione e industrializzazione. "Vorremmo vedere finanziamenti più forti per lo sviluppo di tecnologie di accumulo di energia, un meccanismo di mercato meglio definito per tali tecnologie e prodotti e un centro di innovazione di alto livello per guidare gli sforzi del Paese nella ricerca sull'accumulo di energia", aggiunge Li. 

Alcuni ricercatori ritengono che l'energia nucleare potrebbe essere un'opzione a basse emissioni di carbonio per colmare quel divario di intermittenza. La Cina attualmente produce 55 GW di capacità nucleare in 53 centrali nucleari – circa il 5% della produzione di elettricità del paese – ma contribuire a raggiungere lo zero netto potrebbe richiedere l'installazione di 560 GW di energia nucleare entro il 2050. Questa sarebbe una grande sfida, tuttavia, con funzionari che esortano il governo ad approvare almeno sei progetti all'anno per portare la capacità totale fino a 180 GW entro il 2035. 

Per fare ciò, la Cina sta portando avanti i reattori nucleari di quarta generazione. Nel settembre 2021 è stato aperto un reattore sperimentale alla periferia del deserto del Gobi. Utilizza il torio come combustibile e sali fusi come refrigerante primario per ottenere una generazione di energia relativamente sicura ed economica. Due mesi dopo un reattore nucleare ad alta temperatura raffreddato a gas è stato collegato alla rete elettrica nella baia di Shidao, nella provincia costiera orientale dello Shandong, che ha segnato il primo utilizzo al mondo della tecnologia dei reattori a letto di ghiaia nei reattori nucleari. Non tutti, tuttavia, pensano che l'energia nucleare sia la risposta allo zero netto. "Sento che è un diversivo costoso e pericoloso", osserva Elliott.

Mentre la riduzione delle emissioni della Cina tende a concentrarsi sul lato dell'offerta di energia, il lato della domanda merita uguale attenzione. Ciò include come convincere più persone a utilizzare i veicoli elettrici e come integrare i pannelli solari negli edifici residenziali. Soprattutto, per un Paese che emette più gas serra di qualsiasi altra nazione, il contenimento delle emissioni richiede un cambio di paradigma non solo nel governo, nell'industria e nel mondo accademico, ma anche da parte di ogni cittadino. 

La Cina ha già fatto della riduzione del carbonio un obiettivo quantitativo per lo sviluppo nazionale – una mossa che richiederà al Paese di voltare le spalle ai combustibili fossili e concentrarsi sulle energie rinnovabili e possibilmente sul nucleare – e nei prossimi decenni la neutralità del carbonio diventerà una strategia nazionale. E mentre gli scienziati stanno cercando di sviluppare tecnologie migliori per raggiungere questo obiettivo, Daizong Liu dell'ufficio di Pechino del World Resources Institute ritiene che la Cina potrebbe gestirlo senza bisogno di farlo. "Secondo i nostri calcoli, la Cina sarà in grado di ridurre dell'89% le proprie emissioni semplicemente applicando massicciamente le tecnologie esistenti", aggiunge Liu. "Un'intera generazione lavorerà insieme per raggiungerlo".