Le tecnologie a emissioni negative per ridurre le concentrazioni atmosferiche. 

Qualsiasi percorso per mitigare il cambiamento climatico richiede la rapida riduzione delle emissioni di CO2 e servono tecnologie a emissioni negative per ridurre le concentrazioni atmosferiche. 

Le crescenti preoccupazioni sui cambiamenti climatici stanno intensificando l'interesse per le tecnologie avanzate per ridurre le emissioni in settori difficili da abbattere, come il cemento, e anche per abbassare i livelli di CO2 nell'atmosfera. In cima alla lista c'è la cattura, l'uso e lo stoccaggio del carbonio (CCUS), il termine per una famiglia di tecnologie e tecniche che fanno esattamente quello che dicono: catturano la CO2 e la usano o la immagazzinano per prevenirne il rilascio nell'atmosfera. 

CARBON CAPTURE AND UTILISATION (CCU)

La CCU è rivolta all’uso della CO2 catturata per una vasta gamma di prodotti/applicazioni commerciali.

È possibile individuare molteplici tecnologie di utilizzo della CO2, con riferimento a prodotti chimici, a combustibili e materiali durevoli, alla carbonatazione di minerali e a materiali da costruzione, nonché alla coltivazione di alghe biologiche e alla conversione enzimatica.

La tecnologia CCU è in grado di catturare le emissioni di CO2 da fonti fisse come fabbriche e impianti di produzione.

La CO2 può essere utilizzata per molte applicazioni, che è l'aspetto di utilizzo della CCU. Queste applicazioni creano prodotti economicamente sostenibili, il che li rende una prospettiva interessante per i produttori. 

Il metodo CCU.

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Coltivazione di alghe

Le microalghe sono considerate una seria fonte di energia rinnovabile e funzionano anche come dissipatori di CO2. Le microalghe si nutrono di una dieta a base di anidride carbonica, che può essere reperita tramite CCU. 

Il biocarburante utilizza all'incirca 1,8 tonnellate di carbonio per ogni tonnellata di alghe secche prodotte. Tuttavia, poiché le microalghe sono un biocarburante, il suo utilizzo porta alla fine al rilascio di carbonio. 

Sintesi Chimica

La CO2 può essere convertita in molti altri prodotti tramite reazioni chimiche. Questo processo di utilizzo della CO2 nelle reazioni chimiche per creare altri prodotti utili è noto come materia prima chimica. Alcuni dei prodotti realizzati con questa metodologia sono policarbonati e altri composti organici come l'urea e l'acido acetico. 

Mineralizzazione del carbonio

I carbonati si formano quando l'anidride carbonica viene fatta reagire con minerali come l'ossido di magnesio e l'ossido di calcio. Questi carbonati possono quindi essere utilizzati nel settore edile. 

Recupero avanzato del petrolio (EOR)

Questo metodo viene utilizzato per estrarre petrolio da giacimenti petroliferi che non possono essere estratti con altri metodi.  La CO2 liquida o gassosa viene utilizzata in una forma ad alta pressione, dove si mescola con l'olio, lo fa gonfiare e salire. 

CARBON CAPTURE AND STORAGE (CCS)

 Le tecnologie CCS catturano la CO2 dai gas di scarico di processi industriali e la confinano in un sito geologico per uno stoccaggio di lungo periodo.

Il metodo CCS.

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La CO2 catturata può essere immagazzinata geologicamente in modo permanente o su scale temporali geologiche, in falde acquifere saline, giacimenti di petrolio e/o gas o in giacimenti di carbone di difficile sfruttamento.

La cattura diretta dell'aria (DAC)

L’aria dell’atmosfera viene risucchiata, grazie ad alcune ventole, in un ambiente controllato dove le molecole di anidride carbonica vengono “catturate” da un apposito filtro; l’aria precedentemente risucchiata, ora priva di CO2, viene reimmessa nell’atmosfera, mentre l’anidride carbonica presente nel filtro viene depurata e immagazzinata; potrà poi essere utilizzata per produrre metano o per altri scopi.

In Svizzera, per esempio, l’anidride carbonica raccolta viene utilizzata come fertilizzante per piante; in Islanda viene utilizzata in una centrale geotermica, mentre in Italia viene combinata con altri gas per produrre metano da utilizzare come combustibile per veicoli o per sistemi di accumulo.

BECCS – Bioenergy with carbon capture and storage

La bioenergia con cattura e sequestro dell’anidride carbonica è il processo che impiega la biomassa come fonte di energia e cattura e stocca in modo permanente la CO2 prodotta durante la conversione della biomassa in energia. 

Il metodo BECCS.

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Attraverso la cattura diretta dell'aria (DAC) o la bioenergia con cattura e stoccaggio del carbonio (BECCS), CCUS può effettivamente ridurre le concentrazioni di CO2 nell'atmosfera, "emissioni negative", come viene chiamata. In alcuni casi, tale CO2 può essere utilizzata per creare prodotti che vanno dal cemento ai combustibili sintetici.

Tuttavia su scala commerciale i progetti devono diventare economicamente sostenibili. 

Non ci sarà uno sviluppo del CCUS se non vengono soddisfatte tre condizioni importanti: (1) devono diminuire i costi di cattura, (2) i quadri normativi devono incentivare il metodo CCUS e (3) la tecnologia e l'innovazione devono rendere la CO2 una materia prima preziosa per prodotti esistenti o nuovi. 

I prossimi orizzonti

Una serie di tecnologie, alcune che utilizzano membrane, altre che utilizzano solventi, possono eseguire la fase di cattura del processo. Una volta catturata, la CO2 concentrata può essere trasportata (in modo più economico tramite tubazioni) in luoghi dove può essere utilizzata come input, ad esempio polimerizzata nel calcestruzzo o come materia prima per produrre carburante sintetico per jet, o semplicemente immagazzinata nel sottosuolo.

Fibra di carbonio. La fibra di carbonio super resistente e superleggera viene utilizzata per realizzare prodotti dalle ali degli aeroplani alle pale delle turbine eoliche e il suo mercato è in piena espansione. Il prezzo del componente carbonio è alto ($ 20.000 a tonnellata), quindi i produttori vorrebbero avere un sostituto più economico derivato dalla CO2. Inoltre, il volume di CO2 utilizzato potrebbe diventare significativo se la fibra di carbonio economicamente vantaggiosa potesse essere ampiamente utilizzata per rinforzare i materiali da costruzione. 

Produzione di plastica. La CO2 potrebbe sostituire le materie prime basate sui combustibili fossili nella produzione di plastica. L’idea ha attirato grande interesse da parte dei consumatori attenti all'ambiente ha attirato l'attenzione delle principali aziende chimiche, che stanno testando una gamma di plastiche a base di CO2 per un uso diffuso. Il poliuretano verde, utilizzato in prodotti come tessuti, pavimenti per centri sportivi e materassi, è nelle prime fasi del lancio commerciale. Conservare il carbonio nella plastica verde lo sequestrerebbe indefinitamente. 

Biochar. Le fattorie producono enormi quantità di rifiuti di biomassa. Quando questo viene riscaldato in un ambiente povero di ossigeno, crea quello che viene chiamato "biochar", un fertilizzante del suolo simile al carbone che oggi viene utilizzato da un numero modesto di piccoli agricoltori e giardinieri, principalmente negli Stati Uniti. La produzione di biochar cattura il 50% della CO2 che altrimenti sfuggirebbe durante la decomposizione dei rifiuti e ne trattiene la maggior parte per un massimo di 100 anni. 

 

Krysta Biniek, Kimberly Henderson , Matt Rogers e Gregory Santoni, Driving CO2 emissions to zero (and beyond) with carbon capture, use, and storage, McKinsey Quarterly