The ecological side of energy production : quantifying the effort needed to reach a prescribed CO2 emission target with six available technologies

The debate in the current literature about stabilizing atmospheric CO2 has led to needless confusion about current options for mitigation. In 2004 Pacala and Socolow published a milestone paper on Science, entitled ‘Solving the Climate Problem for the Next 50 Years with Current technologies’. The main idea of the paper was to partition the reduction of emissions by means of various already available solutions. The PolyGame project by Stefano Caserini, Giulia Fiorese and Renato Casagrandi takes inspiration from that paper and sets a reduction target of 100 million tonnes of CO2 equivalent (MtCO2-eq ) for Italy within 20 years, by means of 20 different wedges, keeping the focus only on technologies that realistically have the potential to produce a concrete difference. After a chapter about the state of the art of climate future scenarios, in this master thesis, I study six wedges: a) Wind power, b) Biomass power, c) Wood domestic use (pellets), d) Biofuels, e) Algae fuel, and f) Geothermal power. Not only I provide data to calculate the wedge specific effort needed to achieve 5 MtCO2-eq emissions reduction, but also a general overview for each wedge: • the technology and its history; • emissions reduction mechanisms. • its current utilization at different scales (world, Europe and Italy); and • potential and likely future development; Since wedges are not linked one another, each chapter can be read as an independent paper.

Il dibattito presente in letteratura riguardo alla stabilizzazione delle concentrazioni atmosferiche di CO2 ha generato un’inutile quanto dannosa confusione sulle opzioni di mitigazioni attualmente disponibili. Nel 2004 Pacala e Socolow hanno pubblicato il ben noto saggio ‘Solving the Climate Problem for the Next 50 Years with Current technologies’, la cui idea principale è quella di frazionare la riduzione delle emissioni tramite alcune delle soluzioni già correntemente disponibili. Il progetto PolyGame, di Stefano Caserini, Giulia Fiorese e Renato Casagrandi, è ispirato a quel saggio ed il suo scopo è quello di ridurre le emissioni italiane di 100 milioni di tonnellate equivalenti di CO2 (MtCO2-eq ) entro 20 anni, grazie a 20 cunei, scelte nel novero delle sole tecnologie che possiedono realisticamente il potenziale per produrre un cambiamento sostanziale. A seguito di un capitolo sullo stato dell’arte in materia di effetto serra e futuri scenari climatici, in questa tesi mi sono concentrato sui sei cunei elencati di seguito: a) Energia eolica, b) Energia dalle biomasse, c) Uso domestico di legna (pellet). d) Biocarburanti, e) Combustibili dale alghe, ed f) Energia geotermica. Nella tesi non sono contenuti solamente dati per calcolare lo sforzo necessario al raggiungimento della riduzione nelle emissioni di 5 MtCO2-eq per uno specifico cuneo, ma anche una panoramica generale su: • tecnologia e percorso storico; • il meccanismo di riduzione delle emissioni. • diffusione attuale a scala globale, europea ed italiana; e • potenziale e possibili sviluppi futuri; Dal momento che i cunei non sono interconnessi l’un l’altro, ogni capitolo può essere letto come un saggio indipendente.