Cambiare la composizione genetica degli alberi potrebbe potenziare la loro capacità di aspirare anidride carbonica. Ma le foreste di frankentrees sono davvero una buona idea?
Di tutte le potenziali soluzioni per la crisi climatica, nessuna ha catturato cuori e menti come piantare alberi. È un obiettivo su cui apparentemente tutti possono essere d'accordo: scienziati, politici, persino miliardari stanno mettendo il loro peso dietro gli sforzi per rendere verde la terra con nuove foreste che cattureranno il carbonio e, si spera, lo rinchiuderanno in tronchi e terreno per decenni.
Ma nessuna soluzione climatica è mai così semplice . Numerosi studi hanno scoperto che le campagne di piantumazione di alberi non sempre offrono i benefici che promettono . Se le foreste appena piantate non vengono adeguatamente curate e monitorate, gli alberi possono morire e tutto il carbonio che hanno immagazzinato verrà rilasciato nell'atmosfera. A volte non ci sono abbastanza piantine per questi programmi in primo luogo. L'entusiasmo di massa per i programmi di piantumazione di alberi ha scatenato una parziale reazione , con gli scienziati che sostengono che piantare alberi è importante, certo, ma non dovremmo illuderci che è un proiettile d'argento per le grandi sfide della crisi climatica.
Altri scienziati indicano un problema diverso con gli sforzi di piantumazione di alberi di massa: gli alberi stessi. E se gli alberi esistenti non fossero abbastanza in grado di immagazzinare carbonio? Se gli scienziati riuscissero a trovare un modo per aumentare il potenziale di assorbimento del carbonio degli alberi, sbloccheremmo una cattura del carbonio più conveniente con ogni albero piantato. Un albero migliore potrebbe essere quello che stavamo aspettando. Dobbiamo solo farcela.
Maddie Hall, CEO e fondatrice della startup per il clima Living Carbon, è alla ricerca della Tesla degli alberi. "Non solo un albero migliore per l'ambiente, ma un albero che cresce più velocemente e potrebbe essere in grado di sopravvivere o di avere prestazioni migliori nei climi rispetto alle varietà tradizionali", afferma. "Molto di ciò dipende da come potresti migliorare il tasso di crescita e anche il potenziale di cattura del carbonio degli alberi".
Il modo in cui le piante prendono anidride carbonica e luce solare e le trasformano in materiale vivente è a dir poco miracoloso, un'alchimia biologica che supporta quasi tutta la vita sulla Terra. Ma anche questo processo, la fotosintesi, è tristemente inefficiente. Solo una piccola frazione della luce solare che cade sulle foglie viene effettivamente trasformata in materiale vivente, nel caso della maggior parte delle piante circa il 95% di tutta quell'energia viene sprecata. Per scienziati vegetali come Amanda Cavanagh dell'Università dell'Essex, nel Regno Unito, questi rifiuti sembrano un'opportunità. Se riesce a trovare un modo per convincere le piante a eliminare parte di questa inefficienza, gli alberi potrebbero invece far crescere quell'energia. Come la maggior parte dei ricercatori in quest'area, l'attenzione di Cavanagh è su colture a crescita più rapida che possono nutrire più persone, ma lo stesso approccio potrebbe essere un vantaggio anche per estrarre carbonio dall'atmosfera. Gli alberi potenziati dalla fotosintesi dovrebbero essere più veloci nel trasformare il carbonio atmosferico in tronchi, foglie e radici. Questa è la teoria, almeno.
Nel 2019, Cavanagh e i suoi colleghi hanno pubblicato un articolo su Science in cui suggerivano fortemente di essere coinvolti in qualcosa. Inserendo un paio di nuovi geni nelle piante di tabacco, gli scienziati potrebbero convincerli a riciclare un prodotto di scarto della fotosintesi in una molecola che la pianta potrebbe utilizzare per crescere. Una volta piantate, le piante di tabacco modificate di Cavanagh erano il 40% più produttive delle loro equivalenti non modificate. (Le piante di tabacco sono i topi da laboratorio del mondo delle scienze vegetali: l'obiettivo finale è ripetere questo trucco con colture come il grano o la soia.)
Ora una startup californiana ha adottato lo stesso approccio, ma questa volta con i pioppi. In un preprint non sottoposto a revisione paritaria pubblicato per la prima volta il 19 febbraio , gli scienziati di Living Carbon hanno affermato che inserendo nuovi geni negli alberi di pioppo, possono far crescere le piante il 53% più rapidamente rispetto ai loro equivalenti non modificati. Entrambi i gruppi di alberi sono stati coltivati in condizioni controllate che differiscono significativamente da quelle che le piante dovrebbero affrontare in natura, ma Hall spera che gli alberi modificati superino i piani di piantumazione degli alberi assorbendo il carbonio atmosferico più rapidamente.
“La nostra convinzione è che il cambiamento climatico sia un problema di tassi relativi. Ed è anche uno che non possiamo risolvere semplicemente con processi umani creati dall'uomo e gestiti in modo intenso come la cattura diretta dell'aria”, afferma. (Catturare l'aria diretta significa costruire dispositivi in grado di eliminare l'anidride carbonica atmosferica - o altri che potrebbero intrappolare il metano - ma secondo una recente stima potrebbero essere necessarie 10.000 macchine di questo tipo per fare la differenza nei livelli di CO 2 ). L'eventuale modello di business di Living Carbon sarà quello di piantare i suoi alberi geneticamente modificati su terreni presi in affitto da proprietari terrieri privati, quindi dare a quei proprietari terrieri una quota del denaro guadagnato vendendo crediti di carbonio guadagnati contro la crescita degli alberi.
Quando la maggior parte delle piante si fotosintetizzano, producono un sottoprodotto tossico chiamato fosfoglicolato, che poi devono usare l'energia per scomporre, un processo chiamato fotorespirazione. Gli alberi modificati da Living Carbon hanno geni extra da alghe e zucca che aiutano la pianta a utilizzare meno energia per scomporla, oltre a riciclare alcuni degli zuccheri creati da questo processo. Questo percorso era un obiettivo ovvio per rendere gli impianti più efficienti, afferma Yumin Tao, vicepresidente della biotecnologia di Living Carbon. "Canali quel sottoprodotto in energia e sostanze nutritive per la crescita delle piante", afferma Tao. E più crescita delle piante significa più carbonio catturato.
Tao e i suoi colleghi hanno coltivato i pioppi geneticamente modificati per 21 settimane in un laboratorio prima di raccoglierli e pesarli per vedere quanta biomassa avevano accumulato. La piantina con le migliori prestazioni aveva il 53% in più di biomassa fuori terra rispetto alle piante non modificate. I test hanno anche mostrato che le piante modificate assorbivano più carbonio rispetto alle loro cugine non modificate, un'indicazione che queste piante avevano un tasso di fotosintesi più elevato.
"È un primo passo davvero entusiasmante", afferma Cavanagh, che non è stato coinvolto nella ricerca di Living Carbon. Ma avverte che non sappiamo se questi alberi saranno migliori per immagazzinare carbonio a lungo termine. I pioppi di Living Carbon sono stati raccolti dopo soli cinque mesi, ma in natura gli alberi possono vivere per più di 50 anni. Solo ulteriori studi riveleranno se gli alberi modificati continueranno a crescere rapidamente man mano che maturano. Il loro tasso di crescita potrebbe rallentare, o potrebbero diventare così malsani da cadere e rilasciare tutto quel carbonio nell'atmosfera quando marciscono. "L'effetto che vedi nella fase della piantina è lo stesso nelle diverse fasi della maturità o la pianta reagisce?" chiede Cavanagh.
Presto questo sarà messo alla prova. Living Carbon ha già piantato 468 dei suoi alberi potenziati dalla fotosintesi nell'Oregon centrale, parte di una prova sul campo in corso con la Oregon State University. L'azienda analizzerà la velocità con cui gli alberi crescono in periodi di tempo più lunghi e anche come si comportano in ambienti diversi. Ha anche assicurato accordi per piantare pioppi creati utilizzando una tecnica leggermente diversa su circa 3.500 acri di terreno privato negli Stati Uniti, con le prime piantagioni previste per la fine del 2022, secondo Hall.
Ma il rilascio in natura di alberi geneticamente modificati è ancora controverso. I ricercatori della State University di New York hanno progettato un castagno resistente a una peronospora che ha devastato la specie negli Stati Uniti, ma l'albero non è ancora stato approvato dal Dipartimento dell'Agricoltura. Negli Stati Uniti sono stati approvati solo due alberi geneticamente modificati: varietà di papaia resistente ai virus e susini. Gli alberi con cui Living Carbon sta attualmente lavorando non producono polline, il che dovrebbe limitare il problema del materiale genetico delle piante modificate che si mescolano con gli alberi selvatici.
Ma alcuni scienziati vegetali pensano che ci sia un percorso più semplice per creare un albero migliore: coltivarli alla vecchia maniera. Gli esseri umani hanno allevato raccolti migliori per migliaia di anni, afferma Richard Buggs, un biologo evoluzionista che studia la salute delle piante ai Kew Gardens di Londra. “Sono totalmente d'accordo con la premessa fondamentale che abbiamo bisogno di alberi che siano più produttivi e che fissino il carbonio più velocemente. Penso solo che ci siano fantastiche opportunità per farlo con variazioni che già esistono in natura", afferma Buggs. In genere, la coltivazione significa ibridare due varietà attraverso l'impollinazione incrociata, fertilizzando i fiori di un albero con il polline di un altro, o rafforzare un tratto desiderabile all'interno di una specie autoimpollinando una pianta con quel tratto.
Piuttosto che intromettersi in qualcosa di così fondamentale come la fotosintesi, Buggs suggerisce che ci sono altri tratti che potrebbero essere utili per creare alberi più efficienti. "In realtà ci sono molte cose che stanno già accadendo in natura che influenzano la crescita di un albero con cui potremmo lavorare", dice, come la variazione della velocità con cui gli alberi crescono, quanto sono dritti i loro tronchi e quando lasciano cadere lascia. Tutto ciò influenzerebbe la loro idoneità alla cattura del carbonio, dice Buggs. “Preferirei questo tipo di approccio. Penso che sia più realistico ed è molto più probabile che ti ritrovi con un albero che sopravviverà e fisserà il carbonio a lungo termine negli ambienti naturali".
Hall in realtà non prevede gigantesche foreste pubbliche di alberi geneticamente modificati. Dice che la maggior parte delle volte i suoi alberi verranno tagliati per ricavarne legname, un altro motivo per trovare un modo per accelerare la loro crescita. Anche altre aziende sono interessate ad alberi a crescita rapida: nel 2015 il governo brasiliano ha approvato un albero di eucalipto progettato da un'azienda produttrice di carta per produrre il 20% di legno in più rispetto agli alberi convenzionali.
Il dibattito tra allevamento naturale e ingegneria genetica è in fermento nel mondo agricolo da oltre mezzo secolo. Ora una conversazione simile sta iniziando a svolgersi quando si tratta di silvicoltura. Potremmo essere in grado di coltivare alberi più produttivi, ma questo approccio potrebbe richiedere decenni. Potremmo non avere quel tipo di tempo, dice Cavanagh. "Trent'anni saranno la fine della mia carriera", dice. "Vorrei sapere che ho fatto tutto il possibile per assicurarmi che ci siano soluzioni se le cose vanno male come le proiezioni peggiori".