Un’applicazione per le aree densamente popolate: il BioBosco Urbano

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Un’importante e troppo spesso banalizzata questione concerne la concretizzazione delle strategie generali del rimboschimento, in particolare laddove si menzionano aree all’interno di città densamente popolate. Il concetto stesso di “Bosco Urbano” è un concetto complesso non sempre adeguatamente rappresentato, anzi sovente confuso con la nozione di verde urbano di solito associata, nella pianificazione, alla definizione quantitativa degli standard urbanistici. Alberi e popolamenti forestali nel continuum rurale-urbano possono certamente svolgere un ruolo peculiare di carattere ambientale, sociale, economico, specie in ragione dell’aumento della popolazione urbanizzata in Europa.
L’indubbia meritorietà del fine di potenziare la capacità di fissazione/assorbimento della CO2 delle essenze vegetali eventualmente piantumate pone un problema di razionalità ed efficacia. Le aree urbane sono tipicamente caratterizzate da scarsità di superfici libere e, quindi, da valorizzazioni elevate sul piano economico, determinando un elevato costo-opportunità della “CO2 urbana” fissabile nel processo fotosintetico.
Richiamando le indicazioni dello stesso Rapporto Brundtland (che enuncia per la prima volta il concetto di sviluppo sostenibile), laddove si indica nell’implementazione di nuove tecnologie in grado di efficientare al massimo l’impiego inevitabile di risorse naturali scarse, quali la qualità dell’aria, la ricerca applicata è già in grado di fornire indicazioni utili allo sviluppo razionale della ratio del rimboscamento a fini Carbon Capture in aree cittadine densamente popolate: la coltivazione di colonie microalgali in funzionali devices allo scopo progettati, nell’ambito di un arredo urbano green e complementare alla tradizionale piantumazione arborea.
Allo scopo, l'evoluzione del cosiddetto BioBosco Urbano punta alla diffusione di devices dedicati allo sfruttamento della proprietà delle microalghe, ivi contenute, di fissare la CO2 in ambiti urbani, ovvero in grado di fornire risposte al problema dell’inquinamento urbano. Il BioBosco Urbano, peraltro, si realizza impiegando materie prime sostenibili, e in grado di fissare la CO2 nelle aree urbane attraverso modalità ovviamente naturali ed efficienti, oltre ad avviare il percorso della circolarità alla biomassa prodotta.

La possibilità tecnologica di organizzare e sfruttare gli effetti derivanti dalla coltivazione stimolata e accelerata delle microalghe nelle aree urbane si pone costruttivamente a disposizione del pianificatore urbano votato ad obiettivi di sostenibilità locale, ovviamente laddove non è materialmente possibile piantare alberi per mancanza di spazio.
Poiché l'efficienza fotosintetica delle microalghe consente di fissare elevate quantità di C02 in un piccolo spazio e di valorizzare la biomassa prodotta, a mero titolo d’esempio si consideri l’opportunità derivante dall’introduzione di Technological Green Devices, quali la prototipizzata Pensilina Biotecnologica, strutturata attorno all’idea fondante della coltivazione di micro-alghe in aree urbane, di dimensioni standardizzate in 16 mq. Essa consentirebbe di fissare tanta CO2 quanto quella assorbibile, in media, da circa 80 alberi, risparmiando circa 1.650m2 di terreno, ovvero determinando il venir meno d’un costo collaterale di policy di piantumazione in aree cittadine, peraltro sovente semplicemente impossibile.

La biomassa algale prodotta dai devices di coltivazione microalgale nei cosiddetti “BioBoschi Urbani”, può razionalmente esser raccolta e re-impiegata nei settori alimentare, nutraceutico, cosmetico, ma anche agricolo, ad esempio, nel campo dei fertilizzanti agricoli, per la produzione biofertilizzanti agricoli, biofissazione della CO2 con produzione di oli vegetali (“distaccanti di processo”), facendo rientrare a pieno titolo tali devices nell’ambito dell’economia circolare sostenibile.  Si ritiene, quindi, che soluzioni technological based, quali l’esempio del “BioBosco Urbano”, rappresentino soluzioni corrette e razionali alle problematiche della riforestazione in aree urbane, poiché il rapporto fra spazio di un biobosco tecnologico e quello di un equivalente bosco naturale è circa di 1 a 200; inoltre, si determinino le seguenti concatenazioni logiche e motivazionali:

  1. l’urbanizzazione toglie spazi alla risposta naturale all’impatto antropico sulla qualità dell’aria (per il 60%, a causa del riscaldamento di abitazioni, negozi ed uffici);
  2. l’urbanizzazione concentra le emissioni di CO2 nei bassi strati della biosfera cittadina;
  3. la qualità dell’aria peggiora, diventando, ormai, una delle principali cause di morte e di spesa sanitaria indotta nelle aree metropolitane;
  4. il BioBosco urbano è in grado di fungere da “fissatore” di CO2 in aree cittadine prive di spazi significativi da adibire a Verde Pubblico Clima-Mitigante;
  5. il “BioBosco Urbano” potrebbe esser in grado di arrivare a fissare tanta CO2, in pochi mq e con l’opportunità di arricchire l’area di altri device ICT, quanto un boschetto di 70/90 alberi;
  6. l’introduzione e la diffusione di “BioBoschi Urbani” potrebbe perseguire sia l’obiettivo della mitigazione degli effetti negativi della concentrazione antropica in aree urbane, sia quello della diffusione della sensibilità e cultura della sostenibilità [19] in aree metropolitane.

 

È, infine, evidente anche il portato comunicativo e divulgativo dell’opzione tecnica illustrata nell’ambito di un più generale progetto politico di miglioramento degli indici ambientali, primo tra tutti la CO2 sequestrata per metro quadrato di territorio o meglio dire, la CO2 equivalente risparmiata rispetto ad iniziative paragonabili.

 

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Opportunità della biofissazione della CO2 tramite colture algali

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Fissare la CO2 attraverso il processo di fotosintesi è strategia comprensibile e naturale, assai meno concretizzarla con quanto di più efficace ed efficiente si possa trovare in Natura. L'uso delle alghe per catturare la CO2, ovvero come metodo per la mitigazione dei GHG, è una strategia naturale e innovativa.
In effetti, le microalghe, i cianobatteri e le alghe eucariotiche, che misurano appena qualche micron, denotano un'elevata efficienza fotosintetica e di produttività della biomassa [16], certo maggiore delle altre convenzionali colture vegetali. A causa della loro semplice struttura cellulare e del rapido tasso di crescita, le microalghe denotano un'efficienza di biofissazione della CO2 di 10-50 volte superiore rispetto alle piante terrestri. Peraltro, le colture microalgali possono attivare un meccanismo di concentrazione della CO2  in grado di fotosintetizzare in modo molto efficiente, acquisendo carbonio inorganico anche da concentrazioni di CO2 atmosferiche molto basse [17]. L'efficienza della cattura della CO2 da parte delle alghe può variare a seconda dello stato, della fisiologia delle alghe, della temperatura, ecc.., . variando dall'80% al 99% con tempi di residenza del gas di appena due secondi, con un tasso di produttività della biomassa di 20 grammi di peso secco per mq/giorno. 

Dal punto di vista del fabbisogno spaziale, la coltivazione di colonie di microalghe – composte fino a un miliardo di cellule per cm3 – supera, in efficienza fotosintetica, altre essenze vegetali anche in termini di tipologia ed entità di superficie occupata: possiedono una buona capacità di prosperare in ambienti estremi, non richiedono terreno coltivabile, essendo in grado di sopravvivere bene in luoghi in cui altre piante coltivate non possono essere piantumate, come acqua salina-alcalina, terra e acque reflue; ancora, utilizzano intensamente CO2, crescono in poche ore [18] e, ovviamente, rilasciano ossigeno, generando ulteriori prospettive applicative.

Questi microrganismi, inoltre, hanno esigenze nutrizionali semplici e versatili. In effetti, le microalghe possono essere alimentate con i famigerati gas di scarico come CO2 e NOx, SOx da gas di combustione, carbonio inorganico e organico, N, P e altri inquinanti da fonti di acque reflue agricole, industriali, fornendo opportunità di trasformarli in bioenergia, prodotti valorizzabili in logica di circolarità, impiegabili nella filiera produttiva di prodotti biofarmaceutici (anti-infiammatori), alimenti, mangimi, fertilizzanti, coloranti naturali, biocarburanti.

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Verso la biofissazione della CO2: le soluzioni possibili

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A fronte delle problematicità di CCS industriale fisico-chimica è importante, ora, constatare i progressivi successi della ricerca applicata a CCS biologica. Certo più mirata, specifica, zonale, essa, purtuttavia, è assai utile nelle strategie articolate e poliedriche di “Cattura della CO2“ tramite processi di fotosintesi. In effetti, anche se solo una piccola frazione dell’energia solare viene naturalmente catturata dalla biomassa vegetale per entrare nei sistemi biologici tramite processi di fotosintesi e produzione, decomposizione e accumulo di quella stessa biomassa, i citati processi svolgono un ruolo centrale nel ciclo globale del carbonio [12]. In un ecosistema ben bilanciato, la cattura del carbonio dalla fotosintesi, la deposizione di carbonio nel suolo e negli oceani e il rilascio di carbonio da fonti biologiche e geologiche contribuiscono crucialmente all’equilibrio della biosfera.  Da alcuni anni, la ricerca biotecnologica è stata applicata all’implementazione di diverse strategie per la fissazione della CO2 coerenti alle logiche della circolarità, fra le quali spiccano: 

(i) fertilizzazione oceanica; fertilizzare gli oceani con ferro e altri nutrienti, provocando un aumento dell'assorbimento di CO2  da parte dei fitoplancton;
(ii) forestazione; imboschimento, rimboschimento;
(iii) biofissazione della CO2 tramite sviluppo forzato dell’attività fotosintetica di selezionate essenze vegetali, nell’ambito delle quali spicca la coltivazione di alghe (microalghe e cianobatteri).

Com’è ampiamente noto, è proprio attraverso il processo di fotosintesi clorofilliana che le piante rilasciano ossigeno, ripulendo l’atmosfera da uno dei principali responsabili del riscaldamento globale: la CO2 intrappolata, catturata, fissata nella medesima biomassa vegetale. Gli oceani, in particolare, sono il più grande “pozzo” di CO2. Si calcola che finora essi ne abbiano assorbito quasi la metà di tutta quella emessa dalla combustione degli idrocarburi. Il plancton gioca un ruolo determinante nel suo assorbimento e l’incremento del 39% della sua presenza è legato all'aumento delle concentrazioni di CO2 disciolta nel mare, contribuendo, così, ad alleviare il problema dell'effetto serra a livello globale, per quanto, poi, gli effetti indotti potrebbero avere anche alcuni aspetti negativi sul rischio acidificazione degli oceani.
La cattura di CO2 tramite la fotosintesi per fissare direttamente il carbonio nelle microalghe ha attirato l'attenzione dei ricercatori e dell'industria. La conversione della CO2 in prodotti in grado di alimentare cicli sostenibili di re-impiego, chimici e combustibili (energia) si profila quale promettente strategia circolare in grado non solo di fissare CO2, ma di  generare anche valore economico.
L’invito a piantare alberi, contenuto nella dichiarazione finale del G20, ribadita negli Accordi COP26 di Glasgow, è indubbiamente da accogliere, ed è indubbiamente fonte di potenziali esternalità positive sull’ambiente e la vita dell’uomo e per la biodiversità terrestre. Purtuttavia non si deve cadere nella superficialità: la forestazione e/o ri-forestazione sono strategie potenzialmente importanti per fissare CO2 e indurre benefici alla biodiversità, ma occorre inserirle in strategie di effettiva sostenibilità ambientale e coerenza con le specificità territoriali, oltre che di sostenibilità economica e sociale.
Ricostruire ecosistemi boschivi è un obiettivo complesso, richiede analisi dell’impatto di breve e lungo termine, capacità di pianificazione e operatività. Il rischio è quello di alterare negativamente gli equilibri della biosfera di riferimento, in quanto tali equilibri sono il risultato di secoli di evoluzione di elemnti determinanti sia ecologici che socio-economici [13]. Recentemente, peraltro, il Ministero della Transizione Ecologica ha firmato un accordo per un progetto previsto dal Pnrr e finalizzato a tutelare e valorizzare il verde urbano ed extraurbano in 14 città metropolitane italiane avvolte dall’inquinamento atmosferico, per una spesa prevista di 330 milioni di euro. L’obiettivo è la piantumazione di più di sei milioni e mezzo di alberi, per un totale di 6.600 ettari di foreste urbane. Il principio ispiratore è quello de "l’albero giusto nel posto giusto". Tale encomiabile principio generale, però, non può mettere in secondo piano l’adeguata pianificazione urbanistica e biologica necessaria. Poiché è previsto che: 
(1) il cambiamento climatico influirà fortemente sulla vitalità biologica ed economica delle diverse specie di alberi in Europa, nonché sulla concorrenza tra le specie di alberi;
(2) i cambiamenti fisici imposti al paesaggio dallo sviluppo del bosco secondario hanno già evidenziato conseguenze sia positive che negative, a seconda del contesto geografico ed economico e della scala dei siti,
diventa cruciale individuare aree idonee, scegliere le essenze naturali appropriate, ottimizzare gli aspetti logistici, evitare effetti perversi o di indebolimento della capacità d’assorbimento [14]. Peraltro, diversi studi suggeriscono che solo le specie arboree a crescita rapida e precoci saranno in grado di monitorare i cambiamenti climatici.
Una tematica assai rilevante, in termini sia di possibilità d’intervento che di sua pregnanza ed efficacia, riguarda l’obiettivo della sostenibilità (anche) ambientale delle aree urbane, specie quelle più densamente popolate. Già nel 2013 le strategie europee hanno puntato verso la creazione e promozione, oltre che incentivazione con fondi europei, delle cosiddette "Infrastrutture Verdi” (Green In-frastructure = GI) [15] e “Foreste Urbane” (Urban Forests = UF) quali opzioni cruciali e centrali per rendere sostenibile, inclusivo e resiliente lo sviluppo delle città. Il bio-sequestro  della CO2 urbana ha un potenziale significativo per compensare le emissioni delle aree congestionate, dei sistemi di riscaldamento prevalenti e concentrati e del relativo traffico. In particolare, l’impianto di alberi è in grado di rimuovere grandi quantità di CO2 urbana, fissandola all'interno della biomassa stessa.

La recente introduzione dei sistemi di ETS sui Carbon Permits ha aperto all’opportunità, per i proprietari terrieri, di trarre reddito dalla crescita degli alberi e contribuisce anche all'abbattimento delle emissioni di anidride carbonica. Ampie aree di terreno bonificato potrebbero fornire sostanziali opportunità per il ripristino degli alberi (di seguito riforestazione) e il biosequestro della CO2. Tuttavia, vi è una significativa incertezza sulla fattibilità economica di questo uso del suolo e sulla probabile adozione da parte dei proprietari terrieri. Una delle maggiori fonti di questa incertezza è il costo di impianto e gestione intertemporale delle piantagioni, poiché la loro redditività è sensibile all'attualizzazione nell'analisi economica tradizionale del flusso di cassa, particolarmente importante laddove il reddito principale è generato dal sequestro del carbonio piuttosto che dalla produzione di legno.
Altro aspetto rilevante concerne la capacità gestionale delle amministrazioni locali nella gestione intertemporale del patrimonio boschivo cittadino. La capacità gestionale, nella fattispecie, riguarda sia l’efficacia operativa nella gestione di essenze bisognose di costante manutenzione per prolungarne la vita, sia la capacità finanziaria dimensionabile in circa 150 euro/anno per ogni albero piantumato in aree cittadine. Banalmente, solo le nuove piantumazioni sopra prefigurate, indurrebbero un incremento di costi correnti per le 14 amministrazioni locali coinvolte di circa 975.000 euro/anno.
 

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