Cos’è l’Enhanced Rock Weathering, la tecnica per ridurre le emissioni di CO2 dei terreni agricoli

Negli ultimi anni è cresciuto l'interesse verso nuovi approcci e tecnologie mirati ad accelerare il sequestro di CO₂ dall’atmosfera. Tra queste, la tecnica dell'Enhanced Rock Weathering (ERW) applicata ai terreni agricoli sta emergendo come una soluzione economicamente ed ecologicamente vantaggiosa in grado di garantire emissioni negative. In questo articolo, esploreremo in dettaglio cosa rappresenti l'ERW, il suo potenziale, e le principali sfide e limitazioni legate alla sua adozione.

In cosa consiste l’Enhanced Rock Weathering per le emissioni di CO₂

L’Enhanced Rock Weathering (ERW) è una tecnica che mira ad accelerare il naturale processo di degradazione chimica dei silicati. L’approccio prevede la frantumazione e dispersione di particolato sottile di rocce ricche in minerali silicatici, soprattutto quelli calcici e magnesiaci, nei terreni agricoli. Le rocce basaltiche sono tra le più utilizzate in quanto contengono minerali dalla composizione chimica ideale, come augiti ((Ca, Na) (Mg, Fe, Al) (Al, Si)₂O₆) e olivine ((Mg,Fe)₂SiO₄), si degradano velocemente e sono ampiamente disponibili a livello globale, garantendo così un'aplicabilità su larga scala. Stime teoriche suggeriscono che la degradazione di circa una tonnellata di rocce basaltiche o di rocce ultrabasiche possa sequestrare tra 0,3 e 0,8 tonnellate di CO₂.

In sostanza, l'ERW mira ad ampliare la superficie di contatto tra i minerali e l'atmosfera, incrementando così il numero di interazioni e consentendo l'assorbimento di maggiori quantità di anidride carbonica in tempi più brevi. Gli ioni rilasciati dalla degradazione dei silicati vengono convogliati dalle acque superficiali e successivamente trasportati ai mari e agli oceani.

L’utilizzo nei terreni agricoli comporta una serie di benefici aggiuntivi. La composizione chimica dei suoli, insieme alle attività vegetali e microbiotiche, contribuiscono ad accelerare le reazioni di degradazione dei silicati. Oltre a promuovere la sottrazione di CO₂ dall'atmosfera, la dispersione di silicati nei terreni agricoli migliora la qualità del suolo, elevandone il pH e incrementando la presenza di nutrienti essenziali, come calcio, magnesio e potassio, migliorando così la produttività delle colture.

Vantaggi e svantaggi di questa tecnica

Stime teoriche suggeriscono che, applicando l'ERW su circa il 50% dei terreni agricoli a livello globale potrebbe essere possibile rimuovere oltre 2 miliardi di tonnellate di anidride carbonica all'anno. È importante notare, tuttavia, che l'ERW è un approccio recentemente concepito. Ci sono progetti pilota e studi di fattibilità in corso soprattutto in Brasile, India, Cina, Inghilterra e Stati Uniti. Di conseguenza, non abbiamo ancora dati sufficienti per confermare o smentire le previsioni teoriche.

In quanto tecnologia emergente e in fase di sviluppo, l’ERW presenta numerose questioni irrisolte, sia per quanto riguarda il suo reale potenziale sia per gli impatti a lungo termine sull'atmosfera, sui suoli e sugli oceani. Persistono incertezze anche sui fattori che ne influenzano l'efficacia. Uno studio pubblicato su ‘Nature Scientific Report' evidenzia che elementi come la struttura, la composizione chimica e la porosità dei suoli, nonché la dimensione e disposizione delle particelle di roccia frantumata, abbiano un ruolo chiave nella cinetica delle reazioni di degradazione. Anche la composizione chimica delle rocce impiegate è fondamentale; non tutte le rocce basaltiche, per esempio, sono adatte per l'ERW.

Altre incertezze riguardano la scalabilità dell’ERW. Variabili come precipitazioni, temperature e caratteristiche del suolo determinano le zone più adatte all'applicazione di questa tecnica. Ad esempio, per garantire un'efficacia ottimale usando polveri di basalto, si necessita di precipitazioni annue che superino i 1200 mm e di temperature medie annuali dei suoli che eccedano i 15 °C. Anche la disponibilità e la reperibilità delle materie prime sono centrali per la fattibilità del processo. Gran parte dei costi sono, infatti, associati all'estrazione, frantumazione e trasporto delle rocce, e questi aumentano proporzionalmente alla distanza dal sito di estrazione.

In conclusione, sebbene numerosi studi teorici indicano l'ERW come una soluzione per accelerare la cattura di anidride carbonica, la strada verso una sua applicazione su larga scala è ancora lunga. Solo nel corso dei prossimi anni potremo realmente valutare l'efficacia e l'effettiva fattibilità di questa tecnologia.

Cos'è la degradazione chimica dei silicati

Le rocce che compongono la crosta terrestre sono formate per oltre il 90% da silicati. Questi minerali sono costituiti da silicio (Si) e ossigeno (O) associati ad altri elementi della tavola periodica come alluminio (Al), potassio (K), sodio (Na), manganese (Mn), magnesio (Mg), ferro (Fe), calcio (Ca). La maggior parte dei minerali silicati si origina all’interno della crosta terrestre attraverso il lento raffreddamento dei magmi in risalita e i processi di metamorfismo.

I silicati sono stabili alle condizioni di alta temperatura e pressione alla quale si sono formati all’interno della Terra. Tuttavia, una volta in superficie, la loro stabilità chimica si riduce. Questo è dovuto, tra le altre cose, all’esposizione a condizioni ambientali diverse da quelle di formazione e all’interazione con le acque superficiali, che, nel corso del tempo, ne provocano una lenta ma irreversibile alterazione e dissoluzione. Il processo di degradazione chimica dei silicati è noto come “chemical weathering”, o anche “silica weathering” (degradazione dei silicati). Il weathering è un lungo processo naturale che contribuisce a modellare il volto del nostro pianeta. Ma non solo. Infatti la degradazione chimica dei silicati gioca un ruolo essenziale nel ciclo del carbonio, regolando le concentrazioni di CO₂ in atmosfera, con effetti a lungo termine sulle temperature globali.

L'anidride carbonica presente nell'atmosfera si discioglie nelle acque piovane, formando un leggero acido carbonico (H₂CO₃) che, a contatto con le rocce in superficie ne dissolve gradualmente le componenti silicatiche meno stabili. Questa reazione trasforma l'acido carbonico in bicarbonato (HCO₃^–) e rilascia al contempo altri ioni metallici che erano componenti originari del minerale. In questo modo, il carbonio viene sottratto dall’atmosfera e non contribuisce ulteriormente all’effetto serra. Successivamente, i prodotti del weathering vengono trasportati dai fiumi verso i mari e gli oceani. Qui, interagendo con i metalli presenti nell’acqua, si formano composti come il carbonato di calcio (CaCO₃), il quale verrà poi depositato sul fondale marino intrappolando il carbonio all’interno dei sedimenti.

Il processo naturale di rimozione della CO₂ dall'atmosfera attraverso il weathering dei silicati e il suo successivo intrappolamento nei sedimenti marini può richiedere da diverse centinaia di migliaia di anni a oltre un milione di anni. La durata è influenzata dalla concentrazione atmosferica di anidride carbonica presente e la presenza di rocce alterabili in superficie. Questi, a loro volta, sono condizionati dall'attività vulcanica, la tettonica locale, i tassi di precipitazione e quelli di erosione delle rocce. Nonostante ciò, si ritiene che il weathering dei silicati abbia avuto un ruolo fondamentale nell'accelerare il ripristino climatico e la stabilizzazione delle temperature globali dopo alcune delle maggiori crisi ambientali documentate nella storia geologica della Terra.

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