GWP del metano: orizzonte di 20 o 100 anni? Come calcolare l’impatto del biogas sul clima

Il GWP (Global Warming Potential) è un coefficiente che indica quante volte un dato gas riscalda il clima più della stessa massa di CO₂ in un determinato orizzonte temporale. Per il metano, secondo il quinto rapporto IPCC (AR5, 2013), il GWP₁₀₀ è circa 28, mentre il GWP₂₀ è circa 84. La differenza deriva dal fatto che il metano si degrada in atmosfera nel giro di circa un decennio, mentre la CO₂ persiste per centinaia di anni. Nel calcolo su 100 anni, l’effetto del metano si "diluisce" nel tempo, mentre nel calcolo su 20 anni è visibile per intero.

Come si determina il GWP

Il valore del GWP dipende da due caratteristiche del gas: la forza di assorbimento della radiazione (cosiddetto forcing radiativo) e il tempo di vita in atmosfera. Il metano assorbe la radiazione infrarossa molte volte più intensamente della CO₂ per molecola, ma scompare più rapidamente: il tempo di vita è di circa 12 anni (perturbazione). Integrando l’effetto su 20 o 100 anni e dividendo per l’integrale analogo della CO₂, si ottengono i rispettivi valori di GWP.

L’AR5 riporta i valori sia considerando i feedback clima-ciclo del carbonio (GWP₁₀₀ circa 34), sia senza di essi (circa 28). Nella rendicontazione delle emissioni si utilizzano solitamente i valori senza feedback.

Quale orizzonte scegliere

La scelta dell’orizzonte dipende dall’obiettivo dell’analisi, non dalla sua "veridicità". Per politiche volte a limitare il riscaldamento nei prossimi decenni, sono cruciali riduzioni rapide del metano; per la neutralità climatica a lungo termine, è fondamentale la CO₂. Entrambi gli approcci portano alla stessa conclusione pratica nel contesto del biogas: non si devono permettere perdite.

Conseguenze per gli impianti di biogas

Il biogas è composto per circa la metà da metano, quindi ogni perdita dalla camera, dal serbatoio di stoccaggio del biogas, dalle valvole di sicurezza o dall’impianto di upgrading ha una dimensione climatica. Con GWP₁₀₀ = 28, 1 tonnellata di metano disperso equivale a 28 t CO₂e, mentre con GWP₂₀ = 84 equivale addirittura a 84 t CO₂e.

Esempio di calcolo

Ipotesi: un impianto di biogas produce 4 milioni di m³ di biogas all’anno (55% CH₄, ovvero 2,2 milioni di m³ di metano), la perdita di metano è del 2%, la densità del CH₄ è 0,717 kg/m³. Perdita: 44.000 m³ ≈ 31,5 t CH₄. In termini di GWP₁₀₀ = 28: 883 t CO₂e all’anno. In termini di GWP₂₀ = 84: 2.650 t CO₂e all’anno. Per confronto, bruciare 31,5 t di metano in una torcia le convertirebbe in circa 86 t di CO₂ (dalla reazione CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O; 16 g CH₄ → 44 g CO₂), ovvero circa 10 volte meno su scala GWP₁₀₀ e 30 volte meno su scala GWP₂₀ rispetto alla perdita. Ciò giustifica il requisito di una torcia di emergenza e della tenuta stagna.

CO₂ biogenico e metano

L’anidride carbonica rilasciata dopo la combustione del biogas proviene dalla biomassa che l’ha precedentemente assorbita dall’atmosfera, pertanto nei bilanci semplificati è considerata neutra. Il metano disperso in atmosfera non è neutro: si trasforma in CO₂ dopo alcuni decenni (anch’essa di origine biogenica), ma prima di ciò riscalda il clima. Pertanto, il bilancio delle emissioni di un impianto di biogas è composto principalmente da metano e N₂O, non da CO₂.

Principi pratici

• Nei documenti, indichi sempre la versione del GWP (ad es. AR4 o AR5) e l’orizzonte temporale.
• Quando confronta offerte e progetti, utilizzi gli stessi coefficienti.
• Presti attenzione se la metodologia (ad es. RED) impone valori di GWP, poiché in tal caso non c’è libertà di scelta.
• Nel presentare i risultati, valuti la possibilità di mostrare entrambi gli orizzonti quando discute l’impatto delle perdite.

Altri gas nel bilancio di un impianto di biogas

Oltre al metano, nel bilancio di un impianto di biogas agricolo è presente il protossido di azoto (N₂O) derivante dal digestato utilizzato nei campi, il cui GWP₁₀₀ secondo l’AR5 è circa 265. Per l’N₂O, l’orizzonte temporale ha minore importanza, poiché il gas permane in atmosfera per oltre 100 anni. Per questo motivo, il bilancio delle emissioni di un impianto di biogas deve essere costruito considerando tutti e tre i gas: CO₂, CH₄ e N₂O, indicando sempre il GWP adottato. Omettere uno qualsiasi di essi porta a sottostimare o sovrastimare il risultato, e i confronti con altre tecnologie perdono significato.

Sintesi

Il GWP è uno strumento di confronto, non una costante fisica. I valori per il metano dipendono dall’orizzonte temporale e dalla versione del rapporto IPCC, mentre per un impianto di biogas la conclusione pratica è la cura della tenuta stagna, le misurazioni e la riduzione delle perdite di metano.