LIFE CYCLE ASSESSMENT: NUOVE PROSPETTIVE SULLE FONTI DI ENERGIA

Uno degli indicatori utilizzati per valutare l’impatto delle attività umane – ad esempio la produzione di elettricità – è la quantità di gas climalteranti che viene emessa in atmosfera. Ciò è corretto, ma rappresenta solo una parte – seppure molto importante, dell’impatto sull’ambiente che può avere la produzione di energia elettrica, che ancora oggi si basa significativamente sui combustibili fossili. Una valutazione più completa, e più complessa, può essere effettuata analizzando l’intero ciclo di vita di una tecnologia o di una filiera energetica, utilizzando l’approccio LCA (Life Cycle Assessment). Gli impatti della produzione di energia elettrica sull’ambiente, infatti, sono molto diversificati e sfaccettati, includendo l’utilizzo del suolo, lo sfruttamento di risorse idriche e minerarie e la tossicità umana, solo per citarne alcuni.

Il metodo LCA e l’UNECE

Il Life Cycle Assessment (LCA) è uno strumento basato sulla contabilità completa dei flussi ambientali associati a un sistema produttivo. Definito “dalla culla alla tomba” (“cradle-to-grave”), il LCA considera l’intero ciclo di vita del sistema, garantendo la valutazione di tutti i flussi di materiali, energia, rifiuti ed emissioni, dalla fase di estrazione delle materie prime allo smaltimento finale. La completezza e l’affidabilità dell’LCA lo hanno reso uno dei principali strumenti su cui si basa la politica europea in tema di uso sostenibile delle risorse.

Riconoscendo l’urgenza di sviluppare politiche energetiche efficienti e allineate a un percorso di neutralità climatica, la Commissione economica per l’Europa delle Nazioni Unite (UNECE) ha avviato un approfondito studio per identificare e quantificare gli impatti ambientali di varie tecnologie di produzione di elettricità nelle regioni UNECE. I risultati di queste valutazioni sono illustrati nel rapporto “Carbon Neutrality in the UNECE Region: Integrated Life Cycle Assessment of Electricity Sources” e sono di particolare interesse. 

Risultati sulle emissioni di gas climalteranti

La figura 1 illustra le emissioni di CO₂ equivalente per kWh di elettricità prodotta da diverse fonti energetiche oggetto dello studio: carbone e gas naturale (senza e con cattura di carbonio in situ), idroelettrica, nucleare, solare a concentrazione, solare fotovoltaica ed eolica. Alcuni punti di interesse emergono chiaramente:

1. Variabilità regionale delle emissioni, evidente anche nelle figure successive: la posizione geografica in cui una tecnologia è impiegata incide notevolmente sulle emissioni atmosferiche. Le diverse nazioni infatti presentano un mix unico di produzione di energia elettrica, filiere di estrazione/raffinazione/importazione dei combustibili fossili e disponibilità di risorse rinnovabili.
2. Emissioni di gas climalteranti delle fonti rinnovabili: va notato che anche le fonti rinnovabili emettono gas serra se si considera l’intero ciclo di vita dell’impianto. Ad esempio, un pannello fotovoltaico in fase di funzionamento non emette gas climalteranti, ma la produzione, l’estrazione delle materie prime e lo smaltimento a fine vita hanno impatti emissivi significativi.
3. Primato nelle emissioni specifiche: il carbone e il gas naturale si confermano come principali emettitori. Tuttavia, l’uso di tecnologie di CCS (Cattura e Sequestro del Carbonio) può notevolmente ridurre questo impatto. In alcuni casi infatti, un impianto a concentrazione solare potrebbe emettere più gas climalteranti di un impianto a gas naturale con CCS, specialmente in paesi con scarsa risorsa solare.
4. Differenze nelle emissioni all’interno delle stesse fonti energetiche: la tecnologia specifica utilizzata ha un impatto significativo sulle emissioni. Ad esempio, un impianto fotovoltaico in silicio policristallino può emettere circa quattro volte più di un sistema in cadmio-tellurio, oppure impianti idroelettrici con una potenza installata di 660 MW o superiore hanno un impatto ambientale più di dieci volte maggiore rispetto a impianti di taglia uguale o inferiore a 360 MW.

Risultati sull’uso di suolo, materie prime e consumo idrico

La figura 2, che illustra un parametro normalizzato indicativo della superficie necessaria per produrre un kWh elettrico per le diverse tecnologie oggetto di studio, evidenzia due aspetti di interesse:

1. Per quanto riguarda le fonti fossili, l’occupazione di suolo è maggiormente influenzata dall’estrazione del combustibile o delle materie prime necessarie. Nel caso delle fonti rinnovabili, invece, è l’occupazione del suolo durante l’esercizio dell’impianto a svolgere un ruolo dominante.
2. Considerando l’intero ciclo di vita del sistema in termini di occupazione di suolo, le fonti rinnovabili mostrano un impatto simile, se non addirittura peggiore, rispetto alle fonti fossili. Al contrario, l’energia nucleare si presenta come la soluzione maggiormente sostenibile da questo punto di vista, seguita da eolico e gas. 

In figura 5 sono rappresentati gli impatti di ogni tecnologia sugli ecosistemi per ogni MWh di elettricità prodotto, tralasciando momentaneamente il cambiamento climatico. Le componenti di questi impatti sono diverse e includono l’occupazione del suolo, l’aumento dell’ecotossicità degli elementi naturali e la loro eutrofizzazione. Notiamo che, escludendo il cambiamento climatico, l’occupazione del suolo risulta essere il maggiore impatto ambientale della produzione di elettricità, e in particolare, il carbone è di gran lunga la fonte più impattante sugli ecosistemi.

Tra le altre fonti, quella nucleare si presenta come la meno impattante, principalmente grazie all’elevata densità di energia del combustibile, seguita da eolico, gas naturale e solare fotovoltaico. Tuttavia, sia il solare a concentrazione sia il fotovoltaico presentano impatti elevati,  principalmente a causa della bassa densità di energia della fonte solare e quindi delle ampie aree di suolo necessarie per produrre quantità significative di elettricità.

Valutazione complessiva