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2024-07-23 10:21

Ti Tengo d’Occhio, Fuga di Metano!

MONITORAGGIO SATELLITARE

di: 
Andrea Trenta

Il nuovo MethaneSAT, frutto di una partnership capeggiata da Environmental Defense Fund (EDF) e progettato specificamente per monitorare le emissioni di metano, è stato lanciato la settimana scorsa. Fornirà informazioni dettagliate e disponibili al pubblico, consentendo di ridurre le emissioni di metano anche in Italia.

In Copertina: Immagine da “Monsters, Inc.” diretto da  Pete Docter, Lee Unkrich e David Silverman, 2001

 

Il 4 marzo è stato lanciato il MethaneSAT, il nuovo satellite progettato per tracciare le emissioni di metano fin dalle fonti di origine. A bordo di un razzo Falcon9 di SpaceX, partito da una base della California, rappresenta il satellite spaziale più avanzato al mondo per individuare e misurare le emissioni di metano su qualsiasi punto della Terra.

È stato sviluppato da Environmental Defense Fund (EDF)[1], Università di Harvard, Ball Aerospace, Harvard & Smithsonian Center for Astrophysics, Agenzia spaziale della Nuova Zelanda e altri partners. Anche Google è entrata nella partnership, annunciando che ospiterà le analisi della missione sul suo cloud e trasporterà i dati raccolti sulla piattaforma di analisi geospaziale Google Earth Engine. In questo modo, i dati raccolti saranno visualizzabili in modo più puntuale, permettendo un tracciamento delle correlazioni tra le emissioni individuate e le attività antropiche.

MethaneSAT sarà in grado di localizzare le fughe di gas, fornendo gratuitamente dati senza precedenti alle aziende, ai governi e al pubblico. Nel contesto della lotta globale al cambiamento climatico, il nuovo satellite rappresenterà uno strumento aggiuntivo per individuare e ridurre le emissioni di metano anche nel nostro Paese.

Rappresenta il primo satellite sviluppato da un'associazione ambientalista senza scopo di lucro, progettato per tracciare e misurare le emissioni di metano, con una precisione senza precedenti, migliorando di molto le misurazioni finora condotte dagli altri satelliti. Sarà in grado di rilevare sia le fughe più ampie (fino a 500kg/ora di metano), sia quelle più piccole (aree di 1km2 circa). Sarà in grado, inoltre, di aggregare i dati delle emissioni provenienti da fonti intermittenti, che in molte zone rappresentano la stragrande maggioranza.

MethaneSAT, infatti, fornirà il primo quadro globale veramente completo su queste emissioni, indicandone la provenienza, a quale velocità vengono emesse e chi ne è responsabile.

Una volta raggiunta la quota di 525km d’altezza, ruoterà 15 volte al giorno intorno alla Terra, misurando variazioni di concentrazioni di metano fino a 3 ppb. In un primo momento, le rilevazioni interesseranno il settore energetico, con indagini sulle infrastrutture di oil & gas, in quanto asset localizzati e facilmente monitorabili. Successivamente, si procederà nell’analisi e nel tracciamento degli altri due settori responsabili delle emissioni di metano:

- agricoltura, con fermentazione enterica del bestiame, gestione dei reflui zootecnici e coltivazione del riso;

- rifiuti, con lo smaltimento dei rifiuti solidi in discariche (metodologie d’analisi già sperimentate per rilevare il metano in discariche di città come Madrid, Dhaka e Jakarta).

La nuova attenzione globale sul metano, testimoniata anche dalla COP28 e dall’allargamento del Global Methane Pledge (GMP), giunge al termine di un anno di eventi meteorologici e di temperature record in tutto il globo mentre, in tutto il mondo, il raggiungimento degli obiettivi climatici fissati dagli accordi di Parigi segna il passo.

 

Come funzionano i satelliti

L'uso dei satelliti offre spunti d’interesse per due aspetti: l’elevata frequenza di osservazione e la copertura spaziale globale, a prescindere dalla localizzazione dell’oggetto d’indagine. In certi casi, quando e dove i metodi bottom-up non sono applicabili per il monitoraggio delle emissioni, diventano addirittura indispensabili. Di recente, il telerilevamento ha mostrato il suo potenziale nell’individuare concentrazioni di metano atmosferico a scala regionale e nazionale. L’attività fornisce informazioni utili per:

- valutare e migliorare gli inventari emissivi per le politiche climatiche;

- guidare le azioni dei Governi nel fissare gli obiettivi di mitigazione;

- supportare le aziende nelle campagne di misurazione a terra, con la finalità di renderle conformi agli obiettivi di riduzione fissati.

Studi scientifici hanno già illustrato diverse metodologie per identificare e quantificare le emissioni di metano in tutto il mondo, in diverse condizioni e scenari. Spesso beneficiano dell'uso integrato di diversi satelliti, anche di quelli non originariamente progettati per il monitoraggio dei gas serra. Tra questi vi è Sentinel-5P, su cui è montato il Tropospheric Monitoring Instrument (TROPOMI), che fornisce una copertura globale delle concentrazioni di metano atmosferico con una risoluzione spaziale fino a 5,5x3,5 km2. La sua bassa risoluzione spaziale è insufficiente; è stato, perciò, ampiamente utilizzato in sinergia con altri strumenti come GHGSat, Sentinel-2, PRISMA, Landsat-8/9, WorldView-3.

Esistono sostanzialmente tre approcci per caratterizzare il metano dallo spazio:

  1. mappatura globale,
  2. mappatura delle sorgenti puntuali,
  3. mappatura ibrida area/sorgente puntiforme.

Il primo è stato sperimentato in passato da diverse missioni satellitari di agenzie spaziali governative[2]. La mappatura globale è associata ad una risoluzione spaziale grossolana, a un'ampia strisciata (2.600km) e a una precisione XCH4 [3] moderatamente elevata (10-12 parti per miliardo -ppb). Permette la mappatura delle fonti di grandi aree e i gradienti delle concentrazioni di metano a livello globale su scala regionale e nazionale. Studi scientifici stanno dimostrando che la mappatura globale è in grado di rilevare e quantificare le emissioni di metano su grandi aree e le fonti puntuali che emettono grandi quantità. La copertura globale su base quasi giornaliera è uno dei principali vantaggi di questo approccio, mentre i dati risultanti sono significativamente limitati dalle nuvole a causa della grossolana risoluzione spaziale. A questa categoria appartengono le missioni satellitari geostazionarie, che forniranno una mappatura diurna ad alta frequenza di XCH4 su scala continentale[4].

La seconda categoria, mappatura delle sorgenti puntuali, è progettata per osservare i pennacchi di metano di singoli impianti di emissione. Fornisce una visione ingrandita e ad alta risoluzione spaziale[5], consentendo di individuare e quantificare fonti puntuali di emissioni di metano relativamente elevate (200-500kg CH4/ora). Poiché l'attenzione si concentra a livello d’impianto, la copertura dell'area è limitata con ampiezze di fascia tipicamente comprese tra 10-20km (cioè 2 ordini di grandezza inferiori rispetto ai mappatori globali). Un numero crescente di sistemi satellitari multipli di questa categoria[6] offre opportunità uniche per individuare strutture specifiche in tutto il mondo e di monitorare le emissioni di una serie diversificata di fonti puntuali a livello globale. Inoltre, recenti studi scientifici dimostrano che alcuni strumenti satellitari multispettrali, come Sentinel-2, possono essere utilizzati per caratterizzare le emissioni di fonti puntuali ad alta emissione.

La terza categoria è incentrata sul problema della quantificazione delle emissioni da fonti areali, come bacini petroliferi e di gas, campi agricoli e così via. Le missioni satellitari del prossimo futuro, che rientrano in questa categoria ibrida di mappatura delle fonti areali/puntuali, come MethaneSAT, sono progettate per quantificare le emissioni aggregate ad un’area con un'elevata precisione di misurazione (2-4 ppb a un'impronta di 1-2km), una strisciata relativamente ampia (200km) e una risoluzione spaziale moderatamente elevata (100m X 400m). Questa combinazione è stata progettata non solo per quantificare le emissioni di un'area (ad esempio, bacini di oil &gas a livello globale), ma anche per fornire dati sulle fonti puntuali di metano ad alta emissione.

Sebbene vi siano differenze intrinseche tra le suddette capacità di caratterizzazione delle emissioni di metano, esse operano su scale spaziali e temporali diverse e sono quindi complementari. Questi diversi approcci stanno contribuendo alla definizione di un sistema completo di satelliti, necessario per ottenere dati quantitativi sulle emissioni di metano da un insieme diversificato di fonti, industrie e aree geografiche a livello globale e per guidare efficacemente la riduzione delle emissioni.

I dati da telerilevamento satellitare saranno una parte fondamentale della piattaforma integrata dell’International Methane Emissions Observatory (IMEO) che, insieme ai dati aziendali di OGMP2.0, alle misurazioni delle emissioni provenienti da studi scientifici e ai dati d’inventario, fornirà una caratterizzazione completa delle emissioni di metano provenienti dalle infrastrutture petrolifere e del gas a livello globale.

Nell’approccio di IMEO, infatti, non c’è dubbio che i dati satellitari sul metano stiano svolgendo e continueranno a svolgere un ruolo importante. Permetteranno di approfondire i modelli di emissione a partire dai dati comunicati dalle aziende, nonché di impegnarsi con quelle compagnie che non aderiscono all'OGMP2.0[7], spingendole ad aderire al protocollo. I satelliti stanno già dimostrando il loro potenziale di cambiamento, ma l'enorme quantità di dati che genereranno dev’essere compresa e combinata in modo attento e responsabile per trarne tutti i benefici e favorire la mitigazione.

IMEO sta già collaborando con l'Agenzia Spaziale Europea (sistema TROPOMI del Sentinel-5P) e si sta coordinando con EDF a seguito del lancio di MethaneSAT, oltre che con altri operatori satellitari.

 

La situazione italiana

In Italia, a partire dal 1990, le numerose migliorie infrastrutturali hanno permesso una forte riduzione delle emissioni fuggitive di metano della filiera del gas naturale. Inoltre, il sostanziale azzeramento dell’up-stream del nostro Paese ha determinato che quasi tutte le emissioni della filiera provengano dalla trasmissione-stoccaggio e dalla distribuzione. Un monitoraggio satellitare ben definito supporterebbe i programmi già avviati all’interno delle nostre aziende, congiuntamente alle misurazioni in campo per il monitoring e alla correzione delle emissioni che si fanno già, seguendo protocolli regolamentati, ma che si basano, solitamente, su rilievi a corto raggio.

L’utilizzo delle immagini satellitari sarà la nuova frontiera per valutare le emissioni secondo un approccio top-down, sulla base di procedure già testate da alcune nostre società. La disponibilità di immagini ad alta risoluzione da satelliti pensati per indagare e quantificare tali emissioni permetterà notevoli passi avanti. Sembra, infatti, che il monitoraggio da satellite sia particolarmente adatto per analizzare le emissioni di metano lungo le infrastrutture di distribuzione del gas. Dell’attività satellitare ci si potrà servire anche per ridurre le emissioni di metano dell’agricoltura, responsabile del 45% delle emissioni di metano italiane e della gestione dei rifiuti nelle discariche, che rappresenta il 33% delle emissioni del Paese[8].

L’Italia ha recentemente inserito le emissioni di metano tra le strategie del proprio Piano Nazionale Integrato per l'Energia e il Clima (PNIEC), grazie all’azione del Tavolo di filiera sul metano, organizzato da Amici della Terra, in collaborazione con EDF. Nel Piano Mattei, inoltre, non si nasconde l’ambizione di diventare l’hub europeo del gas, ponte tra Africa ed Europa. Nel contesto in cui il gas continuerà a svolgere il suo ruolo importante nella transizione, oltre che nella necessità della sicurezza degli approvvigionamenti energetici, la lotta al cambiamento climatico deve passare dal contenimento delle emissioni di metano, reso più agevole dal nuovo satellite a disposizione. Il tema diventa l’elemento chiave per allineare le politiche di mitigazione con la sicurezza energetica degli approvvigionamenti, minati dalle questioni geopolitiche globali.

Dal comunicato stampa degli Amici della Terra, il giorno dopo il lancio: “le rilevazioni e i dati di MethaneSAT potranno verificare ulteriormente i dati attualmente disponibili sulle emissioni metano che avvengono in Italia dal settore energetico, dalla gestione dei rifiuti e dall’agricoltura. MethaneSAT consentirà di verificare e conoscere meglio anche le emissioni di metano della filiera del gas naturale che importiamo da Paesi esteri come Algeria, Azerbajan, Libia, Norvegia e Stati Uniti. Questo servirà ad indirizzare le iniziative di cooperazione internazionale del nostro Paese come quelle previste dal REPowerEU e dal Piano Mattei per realizzare investimenti che riducano l’impronta emissiva nella produzione e trasporto del gas naturale da questi Paesi”.

 
 
NOTE


[1] Dal 2020, Amici della Terra collabora con EDF nell’ambito di una campagna italiana di riduzione delle emissioni di metano. Il Tavolo di lavoro organizzato congiuntamente, ha portato alla definizione di una “Strategia”, dove si sono definite azioni e obiettivi di contenimento condivisi da tutti i partecipanti.

[2] SCIAMACHY, primi anni 2000; GOSAT, fine anni 2000; TROPOMI, 2017.

[3] Per il telerilevamento del metano, la tipica quantità scientifica recuperata con le misure satellitari è il rapporto di miscelazione del metano mediato dalla colonna d'aria secca (ad es., nelle unità di parti per miliardo o ppb), indicato come XCH4. In altre parole, la misurazione satellitare recupera il "metano atmosferico grezzo".

[4] Ad es. GeoCARB per le principali aree del Nord e del Sud America.

[5] Ad esempio, 30m X 30m di GHGSAT.

[6] Ad esempio, i satelliti GHGSAT, PRISMA e, in futuro, EnMAP e CarbonMapper.

[7] Oil and Gas Methane Partnership.

[8] Entrambe le percentuali citate fanno riferimento a dati 2020 de: “Il metano nell’inventario nazionale delle emissioni di gas serra. L’Italia e il Global Methane Pledge”, ISPRA, Rapporti 374/2022.