Dove possiamo immagazzinare il biossido di carbonio?
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L'idea della rimozione fisica del biossido di carbonio (CO₂) direttamente dall'atmosfera ha preso piede nel contesto del dibattito costante e significativo a livello globale sui cambiamenti climatici. Nella figura 1 notiamo che nel 2021 sono aumentati sensibilmente i progetti incentrati sulla cattura, sull'utilizzo e sullo stoccaggio del carbonio che sono in fase di "sviluppo avanzato" o sono "avviati e annunciati". È degno di nota il fatto che negli ultimi anni il numero delle strutture "operative" sia rimasto sostanzialmente stabile.
Figura 1: Pipeline globale degli impianti commerciali di cattura, utilizzo e stoccaggio del carbonio operativi e in fase di sviluppo, dal 2010 al 2021
Fonte: Agenzia internazionale dell'energia (AIE), Pipeline Global pipeline of commercial, Carbon capture, utilisation and storage (CCUS) facilities operating and in development, 2010-2021, AIE, Parigi: https://www.iea.org/data-and-statistics/charts/global-pipeline-of-commercial-ccus-facilities-operating-and-in-development-2010-2021.
La prestazione storica non è un'indicazione della prestazione futura e qualsiasi investimento può perdere di valore
A livello globale sono attualmente operativi diciotto impianti, ubicati in Canada, in Europa e negli Stati Uniti. Per rimuovere la CO₂ dall'atmosfera, oggi si utilizzano due approcci tecnologici1:
1. la tecnologia solida "Direct-Air-Capture" (cattura diretta dall'atmosfera) si serve di filtri solidi che si legano chimicamente con la CO₂. Quando i filtri vengono riscaldati, rilasciano CO₂ concentrata che poi si può utilizzare;
2. la tecnologia liquida "Direct-Air-Capture" prevede il passaggio dell'aria attraverso soluzioni chimiche, assorbendo la CO₂ mentre il resto dell'aria torna nell'ambiente.
Il costo della rimozione della CO₂ dall'atmosfera dipende da tanti fattori e le ricerche attuali riconoscono che gli impianti operativi su larga scala non sono molti. Man mano che verranno costruite altre strutture e aumenteranno le capacità di assorbimento, la determinazione del costo effettivo della rimozione del carbonio dall'atmosfera diverrà sempre più accurata.
Ma, una volta assorbita la CO₂ dall'atmosfera, emerge un'altra domanda: cosa farne?
Rocce?
La società Climeworks gestisce Orca, l'impianto commerciale più grande al mondo che effettua la cattura diretta dall'atmosfera. La struttura si trova a circa 30 km da Reykjavik (Islanda).
I ventilatori, azionati da energia geotermica, aspirano l'aria; il biossido di carbonio (CO₂) si lega a un materiale filtrante simile alla sabbia e, una volta applicato il calore, la CO₂ viene rilasciata e mescolata con acqua da una società islandese, Carbfix2.
Carbfix ha scoperto che questa miscela di CO₂ reagisce chimicamente con il basalto e si trasforma in roccia in un tempo di appena 2-3 anni, anziché i secoli che si pensava occorressero per il processo di mineralizzazione. Qui l'aspetto degno di nota è che questa rappresenta una soluzione permanente3.
L'impianto Orca può assorbire 4.000 t di CO₂ all'anno, ma questa quantità equivale solo a circa tre secondi di emissioni globali annue dell'umanità, che sfiorano i 40 miliardi di tonnellate4.
Chiaramente il problema non è se sia possibile aspirare la CO₂ dall'atmosfera, ma piuttosto se ciò si possa fare su una scala tale da produrre un impatto significativo sui cambiamenti climatici. In realtà, tuttavia, questa è una domanda ricorrente5:
- nel 1980 si parlava probabilmente in termini analoghi del primo parco eolico commerciale al mondo, costituito da 20 turbine e caratterizzato da una produzione di 600.000 watt;
- nel 2020, quarant'anni dopo, la capacità installata di energia eolica nel mondo era 1,23 milioni di volte maggiore (740 gigawatt).
Se la capacità di assorbimento di Orca aumentasse allo stesso ritmo, raggiungerebbe i 5 miliardi di tonnellate di CO₂ assorbite intorno al 2060.
Carburante?
LanzaTech cattura il carbonio che viene emesso durante i processi industriali e utilizza batteri per trasformare il gas di scarico in sostanze chimiche sostenibili. Società come Shougang Group Co., azienda siderurgica cinese, integra la tecnologia di LanzaTech nel suo processo di produzione6.
Un procedimento utilizzato crea in effetti carburante, con la possibilità di generarne centinaia di miliardi di galloni all'anno. Vengono impiegati microbi acetogenici in un processo di fermentazione che può essere messo a punto per usare la CO₂ proveniente da 1) gas di scarico industriali; 2) processi agricoli; 3) rifiuti solidi; 4) biomassa, solo per citare alcune possibili fonti. Il principio si basa sul fatto che ogni carburante liquido deve contenere carbonio; i microbi sono in grado di estrarlo dall'atmosfera (CO₂) e di convertirlo in una forma chimica che può risultare utile come carburante7.
Sono di fatto iniziati i primi tentativi per sviluppare combustibili sintetici per l'aviazione utilizzando idrogeno e CO₂ assorbita dall'atmosfera. Nello scenario di azzeramento delle emissioni nette entro il 2050, pressapoco un terzo della domanda di carburante per l'aviazione sarà soddisfatto da questi combustibili sintetici. Attualmente il costo è troppo elevato - circa il quintuplo rispetto alle opzioni convenzionali. Tuttavia, poiché le innovazioni riducono i prezzi, questi processi diventano via via più interessanti8.
Conclusioni: la cattura, l'utilizzo e lo stoccaggio del carbonio rappresentano una freccia importante all'arco della lotta ai cambiamenti climatici
Il 2022 è un momento interessante per molte tecnologie: il successo e la scalabilità, benché non siano garantiti, cominciano ad apparire sempre più possibili. La rimozione diretta della CO₂ dall'atmosfera non sarà una panacea: dovremo comunque compiere progressi su altri fronti nella battaglia contro i cambiamenti climatici, ma crediamo che questo rappresenterà un componente importante del mix che condurrà il mondo ad azzerare le emissioni nette entro il 2050.
Fonti:
1 Fonte: “Direct Air Capture: A Key Technology for Net Zero.” IEA. April 2022.
2 Fonte: Wilson, Peter. “Is Carbon Capture Here?” The New York Times. 31 October 2021.
3 Fonte: Wilson, 2021.
4 Fonte: Wilson, 2021.
5 Fonte: Wilson, 2021.
6 Fonte: Ramkumar, Amrith. “Carbon-Transformation Start-up LanzaTech is Going Public in $2.2 Billion SPAC Deal.” Wall Street Journal. 8 March 2022.
7 Fonte: https://www.energy.gov/sites/prod/files/2017/07/f35/BETO_2017WTE-Workshop_SeanSimpson-LanzaTech.pdf
8 Fonte: “Direct Air Capture: A Key Technology for Net Zero.” IEA. April 2022.
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