L’immagine di copertina dell’articolo è intitolata “Solar panel cookers at the beach”, è tratta da flickr ed è rilasciata con licenza CC BY 2.0.

Tra i numerosi benefici della cucina solare di cui abbiamo parlato in un’altra pagina del nostro sito, non ci siamo soffermati abbastanza sui benefici ambientali che questa permette di ottenere, in particolare con riferimento al potenziale di mitigazione dei gas a effetto serra e quindi di mitigazione dei cambiamenti climatici.

Al proposito inoltre risulta importante considerare che, come per tutti gli altri impianti alimentati a fonte rinnovabile, la riduzione dei gas serra che si può ottenere grazie alla cucina solare è raggiunta dopo che abbiamo utilizzato un forno o una cucina solare per un certo tempo, necessario a recuperare l’energia che abbiamo consumato per produrre, trasportare e mantenere nel tempo il forno stesso.

In questo articolo quindi cercheremo di parlare meglio di entrambe le cose.

In particolare, prima ci occuperemo del potenziale di mitigazione dei gas a effetto serra grazie alla cucina solare, delle altre forme di cucina solare pulita e del loro potenziale di diffusione nel mondo, degli impegni dei Paesi nel Mondo in favore della cucina pulita e dell’importanza di ridurre gli short-lived climate forcers o pollutants.

Successivamente, parleremo dell’energy payback time dei forni e delle cucine solari e dell’importanza di considerare il ciclo di vita dei forni solari nella valutazione del loro contributo potenziale alla riduzione delle emissioni di gas serra e di short-lived climate forcers o pollutants.

Potenziale di mitigazione dei gas a effetto serra

Per quanto riguarda il potenziale di mitigazione delle emissioni di gas a effetto serra grazie alla cucina solare, diversi studi hanno cercato di valutare tale potenzialità, considerando che al mondo tuttora circa 3 miliardi di persone cucinano ancora utilizzando legna, carbone, letame, carbone vegetale, scarti agricoli, gpl o cherosene.

Ad esempio, il progetto “UNDP/GEF South African Solar Cooker Project (SOLCO)”, si è impegnato a promuovere la cucina solare in Sud Africa come buona pratica per apportare benefici all’ambiente e migliorare la sicurezza e le condizioni sanitarie nella cucina a livello domestico, in particolar modo in favore delle famiglie più povere. Al fine di promuovere la cucina solare, sono state avviate delle produzioni pilota di forni solari, che sono poi stati commercializzati. All’interno del progetto, si è calcolato che le famiglie che hanno utilizzato i forni solari sono riuscite a ridurre il ricorso alla cucina tradizionale per circa il 25% – 31% e sono riuscite ad ottenere un risparmio di energia di circa il 38%.

Parlando invece più precisamente di potenziale di riduzione di gas a effetto serra, nell’articolo “Can Solar Cookers Save the Forests” (1999), Tucker cita ulteriori studi in cui viene stimato che il 36% dell’uso di legna da ardere nei Paesi in via di sviluppo potrebbe essere sostituito dalla cucina solare, permettendo di risparmiarne 246 milioni di tonnellate. A partire poi dall’appendice dello studio “Greenhouse Gas Emissions by Cooking With Different Fuels and the Reduction Potential of Solar Cookers” (2002) di Grupp e Wentzel, da cui si può calcolare un’emissione di circa 5 kg di CO2 per kg di legna da ardere avviata a combustione, otteniamo un potenziale di riduzione di Co2 equivalente di 1230 milioni di tonnellate.

Rispetto a questo potenziale, attualmente la riduzione delle emissioni di gas serra ottenibile con la cucina solare è ben inferiore, dal momento che i forni solari utilizzati nel mondo sono circa 3,2 milioni e vengono impiegati da circa 11,5 milioni di persone (mentre ricordiamo che nel mondo sono oltre 3 miliardi le persone che cucinano con legna, carbone, letame, carbone vegetale, scarti agricoli, gpl o cherosene), con una riduzione nelle emissioni di CO2 compresa tra 3 e 9 milioni di tonnellate (vedi la pagina relativa alla distribuzione dei forni e delle cucine solari sul sito della Solar Cookers International).

Altre forme di cucina più pulita e la loro diffusione nel mondo

Naturalmente la cucina solare non è l’unica opzione di cucina più pulita possibile per sostituire la cucina a legna, carbone, cherosene, letame e carbone vegetale, che risultano particolarmente problematiche non solo per le emissioni di gas serra, ma anche per le emissioni di particolato e il loro impatto sulla salute delle famiglie.

Riguardo alle forme di cucina più pulita ad esempio, la International Energy Agency, nel suo Energy Access Outlook 2017 annovera anche la cucina a gas, a gpl e quella elettrica. Queste forme di cucina possono essere favorevoli, anzitutto se sono più efficienti dei metodi di cucina usati tradizionalmente e che spesso consistono nell’ “open fire” e nel “three stones cooking fire”. Ovviamente la cucina elettrica può apportare benefici all’ambiente se l’energia elettrica a monte viene prodotta da fonti rinnovabili o da fonti che comportano comunque basse emissioni di gas serra. Lo studio della International Energy Agency è comunque importante anche per evidenziare l’attuale trend di diffusione della cucina pulita nel Mondo e le potenzialità tuttora presenti per una sua ulteriore diffusione.

Gli impegni dei Paesi nel mondo in favore della cucina pulita

A seguito dell’Accordo sul Clima di Parigi, e come parte del Voluntary National Review process per l’UNFCCC (United Nations Framework Convention on Climate Change), alla data del 31 dicembre 2017 erano stati presentati 165 Nationally Determined Contributions (NDC) dai Paesi nel Mondo. Alcuni di questi hanno previsto specifiche misure per ridurre il consumo di legna e combustibili fossili in cucina, come sintetizzato da un report del Solar Cookers International, che in una tabella descrive quali Paesi abbiano adottato misure specifiche e per alcuni di essi offre una descrizione delle misure stesse.

Oltre alla CO2: l’importanza di ridurre gli short-lived climate forcers (o pollutants)

Due mesi prima della COP 24 di Katowice, l’IPCC ha pubblicato uno Special Report sugli impatti del riscaldamento globale di 1,5° C sopra il livelli preindustriali e i possibili scenari per le emissioni di gas serra. Questo rapporto speciale evidenzia l’importanza di ridurre non solo le emissioni di CO2 in atmosfera, ma anche di inquinanti ambientali che hanno una minore durata di permanenza in atmosfera, i cosiddetti short-lived cimate forcers o pollutants (SLCF o SLCP). In particolare, si fa riferimento al metano, agli idrofluorocarburi e al nerofumo. Dato che la loro durata di vita o persistenza in atmosfera è ben inferiore alla CO2, limitare l’emissione degli SLCF già da ora permetterebbe di ridurre in modo importante l’aumento della temperatura media globale. Al riguardo, in due pagine dedicate del proprio sito (vedi qui e qui), la Clean Cooking Alliance evidenzia che a livello globale il 25% delle emissioni di nerofumo sono dovute al riscaldamento, all’illuminazione e alla cucina nelle case e che in molti Paesi africani e asiatici, tali emissioni domestiche possono essere pari al 60%-80% del totale delle emissioni di nerofumo. Le stesse pagine appena citate, come anche un articolo della Climate & Clean Air Coalition, evidenziano che ridurre le emissioni di nerofumo e ridurre l’aumento delle temperature globali permetterebbero di ottenere anche altri importanti benefici correlati, in primis a livello sanitario e di sicurezza alimentare. Nello stesso tempo, tali articoli evidenziano l’importanza di agire subito e l’importanza della cooperazione fra i Paesi a livello globale per raggiungere l’obiettivo di riduzione  dell’aumento della temperatura media globale.

Il ciclo di vita dei forni e delle cucine solari e la riduzione delle emissioni di gas serra

Abbiamo detto che la cucina solare permette di ridurre le emissioni di gas serra. Ma la cucina solare non ha anch’essa un impatto sull’ambiente? E se si, allora in che modo ci permette di ridurre tali emissioni di gas serra?

Per dare una risposta a queste domande, dobbiamo prendere in considerazione il concetto di Energy PayBack Time e il concetto di analisi del ciclo di vita di un prodotto o sistema.

Partiamo quindi con l’Energy Payback Time per il nostro forno o cucina solare. Esso può essere tradotto come “tempo con cui si ripaga l’energia”; e per energia si intende quella che è stata spesa per produrre il forno (o cucina), per trasportarlo nel luogo di utilizzo e per produrre i materiali che vengono usati durante la sua manutenzione. L’idea è che il nostro dispositivo ad energia rinnovabile non apporta subito benefici all’ambiente appena iniziamo ad utilizzarlo, prima dovremo utilizzarlo per un tempo ben definito, che è appunto l’energy payback time, necessario a compensare l’impatto energetico del dispositivo medesimo.

Ad esempio in una pagina dedicata del nostro sito abbiamo già parlato di energy payback time per i moduli fotovoltaici, per i quali il tempo con cui si ripaga l’energia è compreso tra 1 e 3 anni.

L’impatto energetico del dispositivo viene valutato lungo tutto il suo ciclo di vita, per questo si parla di analisi del ciclo di vita. Senza descrivere nel dettaglio le procedure e le norme tecniche che definiscono i criteri da adottare per la valutazione del ciclo di vita di un prodotto o sistema, possiamo dire che nell’effettuare questa analisi è importante indicare i confini del sistema, ovverosia da quando si inizia a studiare l’impatto ambientale del dispositivo e dove termina l’analisi. La valutazione più accurata prevede di iniziare dalla fase di recupero delle materie prime (o delle materie prime seconde) necessarie per la sua produzione e di arrivare fino alla fase di dismissione o riciclo. Nel scegliere tali confini, potrebbe capitare che alcuni dati non siano disponibili per il nostro studio specifico, per cui ci potremo avvalere di dati di letteratura e di dati disponibili in appositi database. Poco sopra nel parlare di energy payback time, abbiamo parlato di fase di produzione, trasporto e manutenzione. Tutte queste fasi possono rientrare nel ciclo di vita, ma mentre le prime due sono più vicine alle prime fasi di vita del prodotto, la manutenzione lo interessa lungo tutto il ciclo di vita. Un ultima nota importante in merito all’analisi del ciclo di vita è che la valutazione dell’impatto ambientale può riguardare numerosi indicatori di impatto, dall’emissione di gas climalteranti, all’emissione di polveri sottili, fino anche al potenziale di acidificazione, al potenziale di eutrofizzazione, al potenziale di ecotossicità in acqua e su terra.

Per quanto riguarda la cucina solare, non sono molti gli studi di analisi del ciclo di vita dei prodotti, ma ve ne sono alcuni ben fatti e dettagliati, come ad esempio quello riportato nell’articolo “Sustainability assessment of home made solar cookers for use in developed countries”, che si concentra su forni e cucine solari costruiti a livello domestico. Questi, essendo fatti anche con materiali di recupero, hanno tipicamente un minore impatto ambientale rispetto ai forni costruiti in fabbrica. L’articolo poi valuta anche i benefici economici e sociali potenziali della cucina solare nei Paesi sviluppati, prendendo a riferimento il caso della Spagna. Non si parla direttamente di energy payback time, ma si valuta il potenziale di riduzione delle emissioni di gas serra (e i benefici per altri indicatori di impatto ambientale) nel caso in cui la cucina solare (o con forno a scatola, o a pannello o con cucina a parabola) si sostituisca parzialmente alla cucina con forno a microonde. I risultati migliori si ottengono con il forno a pannello, dato il minore impatto ambientale legato alla sua costruzione, che fa si che la riduzione delle emissioni di gas serra può andare dal -14% (caso peggiore, con utilizzo del forno a pannello per 65 giorni e tempo di vita del forno pari a un mese) fino al -64% (caso migliore, con utilizzo del forno a pannello per 240 giorni e tempo di vita del forno pari a otto mesi).

Per quanto riguarda l’energy payback time, questo non viene indicato esplicitamente nell’articolo, ma possiamo provare a stimarlo ad esempio per il forno a pannello. Per questo forno, l’articolo parla di una domanda primaria di energia di 14,6 MJ (vedi figura 4 a pagina 18 dell’articolo) . Questa rappresenta l’energia che viene consumata per produrre e utilizzare il forno lungo tutto il suo ciclo di vita. Per arrivare a determinare l’energy payback time espresso in anni, dobbiamo stimare quanta energia si può risparmiare per ogni cottura e quante volte possiamo utilizzare il forno in un anno. Per semplicità, prendiamo a riferimento il consumo di energia necessario per portare ad ebollizione due litri di acqua, per i quali il foglio di calcolo KiloWattene dell’ENEA ci parla di un consumo di 2,23 kWh di energia nel caso di fornelli a gas (vedi questa pagina, andando a cercare la tabella riportata nel capitolo “Risultati: consumo di energia primaria, emissioni di CO2, costi di esercizio”); il valore corrispondente a 2,23 kWh in MJ è pari a circa 8,03, pertanto l’energy payback time del forno solare sarebbe ridottissimo. Basterebbero infatti due cotture per recuperare l’energia spesa per produrlo!

E per quanto riguarda un forno o cucina solare prodotto in fabbrica? Anche per questo al momento non abbiamo studi che esplicitino il valore di energy payback time. Disponiamo però di alcune informazioni relative al consumo di energia per produrre una cucina solare a parabola. Infatti lo studio “Life Cycle Assessment and Environmental Impact Evaluation of the Parabolic Solar Cooker SK14 in Madagascar” indica un consumo di energia pari a 609,3 MJ per la produzione del paraboloide riflettente. Nell’articolo poi non è chiaro come siano stati calcolati i consumi di energia per le altri parti della cucina solare, e neanche per la produzione della pittura e per il suo trasporto, dal momento che i relativi consumi energetici vengono riferiti ad un singolo pasto. Inoltre non è chiaro perché con riferimento al singolo pasto l’impatto energetico sembra essere dovuto in via prioritaria al carbone che non si è riusciti a sostituire con la cucina solare nel corso dell’anno. A nostro avviso quindi andrebbero chiesti chiarimenti al riguardo agli autori. Ad ogni modo, possiamo provare a ricalcolare i consumi energetici complessivi per la produzione degli altri componenti e per la pittura e il trasporto, applicando lo stesso fattore di proporzionalità che fa corrispondere ai 609,3 MJ sopra indicati un valore di 0,04 MJ per pasto, fattore che quindi è pari a 15’225,75. Abbiamo quindi che gli altri consumi energetici sono pari a 1522,57, per un totale di 2131,87 MJ. Ricordando quindi che il risparmio di energia che possiamo ottenere da ogni pasto cucinato con la cucina solare è di circa 8,03 MJ, abbiamo che possiamo recuperare l’energia consumata per produrre il forno dopo 266 pasti. A questo punto, se con la cucina solare siamo in grado di cucinare 100 pasti all’anno, il suo energy payback time sarà di due anni e mezzo, se ne riusciamo a cucinare 200 (cosa più che possibile nelle zone tropicali), il suo energy payback time sarà di poco più di un anno.

Speriamo che questa panoramica sia stata utile a comprendere i potenziali benefici ambientali della cucina solare e più in generale della cucina pulita. Cercheremo di aggiornarvi meglio al riguardo non appena avremo altre informazioni!