Proviamo a prenderla – La corsa alla cattura della CO2

Non è più una notizia, ma una realtà comprovata, il fatto che l’atmosfera terrestre si stia riscaldando a ritmi mai sperimentati dall’uomo. È chiaro ai più che proprio le attività umane ne siano la causa e che solo un cambio di rotta radicale nei prossimi 30 anni potrà evitare conseguenze economiche e sanitarie devastanti per l’ambiente e per l’umanità stessa nel prossimo secolo.

Anche gli obiettivi sono chiari: limitare l’inesorabile incremento di temperatura a 1.5°C entro il 2100, e - per riuscirci - seguire una ricetta semplice, a base di tagli continui alle emissioni di gas serra (CO2 in testa): picco delle emissioni al 2020, riduzione del 50% (rispetto al 2017) nel 2030, net zero (è tanta la CO2 emessa nell’atmosfera quanto quella riassorbita) nel 2050.

Quest’ultimo target, il più remoto, arduo e importante, consente di introdurre l’argomento di questo articolo: cosa significa net zero e come si raggiunge questo obiettivo?



Il concetto di net zero parte da un presupposto semplice e intriso di realismo: per quanto l’umanità possa impegnarsi, sarà impossibile azzerare totalmente le emissioni antropogeniche di CO2 in 30 anni. Questo  per una serie di ragioni legate a traiettorie di sviluppo tecnologico, investimenti di lungo termine, convenienza economica, miopia politica e - non ultimo - abitudini di consumo e comportamento difficili da eradicare nel corso di un paio di generazioni. 



Ecco perché, se determinati settori continueranno ad emettere gas serra (tanto il settore dei trasporti quanto quello elettrico, che si basano pesantemente sui combustibili fossili e continueranno a farlo, per non parlare dell’allevamento e dell’industria pesante), occorre dotarsi di una serie di strumenti per impedire a quei gas serra di raggiungere l’atmosfera una volta prodotti o - in extremis - di riportarli sotto terra “strappandoli” dall’aria che respiriamo.

Stiamo parlando delle tecnologie di cattura della CO2, o Carbon Capture.



Ma prima di tuffarci nella narrazione di queste tecnologie chiediamoci: quanto dovrebbero interessarci? Dovrebbero interessarci nella misura in cui, nel 2015, l’international Energy Agency ha previsto che dovranno contribuire al 18-20% della riduzione di emissioni necessaria per arrivare al net zero del 2050. Un quinto delle nostre speranze, quindi, dovrebbero risiedere in queste tecnologie.

Se non ci fidiamo di questi scenari così proiettati nel futuro, e pur sempre condizionati da assunzioni modellistiche, consideriamo un altro punto di vista: dal 2050 in poi - afforestazione a parte - tutta la CO2 prodotta dall’uomo dovrà essere catturata e rispedita sotto terra, o convertita in altri materiali, attraverso la Carbon Capture. Per sempre.



Le tecnologie di carbon capture si possono classificare in vario modo: quello più pratico, a mio avviso, è distinguere tra tecnologie che riducono - ma non azzerano - l’emissione netta di CO2 in un processo, e quelle che - complessivamente - danno un contributo negativo alla concentrazione di CO2 nell’atmosfera.

Tra le prime, tutti i processi che catturano la CO2 prodotta da un qualche processo industriale (o almeno una parte). I principali sistemi sono:

  • pre-combustione: generalmente trasformando il carbone solido in un gas di sintesi costituito da idrogeno e CO, convertendo quest’ultima tramite vapore in CO2 e ulteriore idrogeno, e separando la CO2 dal flusso di idrogeno tramite assorbimento in una soluzione liquida rigenerabile (cioè riutilizzabile a valle di un trattamento di separazione della CO2) a base di ammine, prima dell’utilizzo industriale di quest’ultimo
  • post-combustione: gas naturale, olio o carbone vengono bruciati a scopo di produrre calore e/o elettricità, e i fumi che ne risultano contengono CO2 in concentrazione variabile (maggiore per gli impianti a carbone) che, con processi di assorbimento a liquido analoghi a quelli sopra descritti, viene separata dal resto dei fumi prima del rilascio in aria
  • ossi-combustione: il carbone viene bruciato in una caldaia con ossigeno puro (ottenuto tramite separazione dall’azoto, a partire dall’aria ambiente) e da questa reazione vengono prodotti vapore e CO2 (più residui), separabili tramite semplice condensazione del primo



A oggi, per la produzione di potenza, ci sono due impianti operativi di questo tipo (catturano insieme circa 2.4 MegaTonnellate di CO2 l’anno), e 20 in corso di sviluppo, tra Stati Uniti, UK, Irlanda, Danimarca, Cina e Corea del Sud. Altri 13 impianti catturano la CO2 da diversi processi industriali (celebre quello di Sleipner, collegato all’estrazione di gas naturale e inaugurato nel 1996 nel Mare del Nord).



Fonte: IEA

Tra le seconde, una vera e propria Negative Emission Technology, la BECC, e la Direct Air Capture:

  • Biomass Energy Carbon Capture: si tratta di un impianto a biomassa tradizionale con successivo stadio di separazione post-combustione della CO2. Considerando che le biomasse crescono convertendo CO2 in cellulosa tramite fotosintesi, se l’anidride carbonica viene catturata prima di tornare in atmosfera, il risultato netto del processo (che parte dalla coltivazione della biomassa) è una riduzione della CO2 in atmosfera, il che qualifica la BECC come tecnologia a emissioni negative (NET)
  • Direct Air Capture: la più recente e concettualmente semplice delle tecnologie, consiste nell’aspirare aria in qualunque luogo del pianeta (ed è quindi svincolata dalla fonte di emissioni) e separare la CO2, perlopiù tramite assorbimento in soluzione liquida a base di idrossido di potassio, sodio o ammine, dal resto dei gas. Si tratta, a oggi, dell’unica tecnologia utile a “decarbonizzare” a distanza, e a posteriori, i settori che emettono in maniera diffusa, come quello dei trasporti e del riscaldamento domestico.

Sono pochissimi gli impianti BECC (uno in US, legato alla produzione di bioetanolo, e un piccolo progetto pilota sulla centrale a biomasse di Drax, in UK), mentre stanno fiorendo le start-up che sviluppano la tecnologia DAC (modulare, meno capital-intensive e facilmente scalabile), tra cui svettano la svizzera Climeworks e la statunitense Carbon Engineering.



Così si cattura la CO2. E poi? Poi si può scegliere tra:

  • Carbon Capture and Storage (CCS): trovare una cavità geologica sotterranea o sottomarina, e pompare la CO2, perlopiù in stato liquido, là sotto (il potenziale mondiale di stoccaggio, secondo la IEA, è di oltre 2000 GigaTonnellate contro le 1200 da stoccare fino al 2050). Non genera ricavi, ma soltanto costi, e quindi sono sostenibili solo se ci sono meccanismi di compensazione economica delle emissioni che rendono conveniente sostenere questi costi (come una carbon tax, o un sistema di Emission Trading).
  • Carbon Capture and Usage (CCU) utilizzare la CO2 risultante in altri processi. Oggi il principale utilizzo, paradossale ma vero, e l’Enhanced Oil (o Gas) Recovery, cioè l’iniezione dell’anidride carbonica in pozzi di gas naturale o petrolio in via di esaurimento per aumentarne la pressione interna, e quindi favorire l’estrazione. Utilizzi alternativi includono la produzione di metanolo o di altri combustibili liquidi a base di CO2 e idrogeno, l’utilizzo nella produzione di cemento, di polimeri e plastiche, nella produzione di cibo o bevande gassate, o nella coltivazione di alghe che fungano da mangime o materia prima per altri processi. L’obiettivo dovrebbe essere, in ogni caso, promuovere un utilizzo che favorisca anche lo stoccaggio della CO2 in altra forma per un tempo lungo (idealmente infinito), così da non trasformare la CC in un semplice meccanismo ritardante per le emissioni.

Il punto di pareggio di questi processi (cioè il prezzo che giustifica la loro capacità di non generare perdite nette), così come il potenziale di utilizzo di CO2 catturata, è ampiamente variabile e vincolato a potenziali investimenti in ricerca e sviluppo, favoriti da adeguate politiche a supporto. Secondo una review di Nature del 2019, il potenziale di utilizzo della CO2 varia fra 3 e 18 Gigatonnellate l’anno al 2050 (nel 2018 l’uomo ha emesso 37 Gigatonnellate di CO2 in atmosfera), scenari in parte compatibile con le circa 10-12 Gton che la Carbon Capture dovrebbe contribuire a ridurre entro metà secolo.



Fonte: Nature

Al di là dei vantaggi e svantaggi tecnici ed economici di ciascuna alternativa di cattura e trattamento dell’anidride carbonica, vale la pena soffermarsi sul grande dibattito che ha sempre accompagnato le considerazioni su loro potenziale ed efficacia: alcuni le considerano l’unica arma realisticamente efficace per azzerare le emissioni in un mondo che ancora non può fare a meno dei combustibili fossili in numerosi ambiti, e non potrà ancora per molti decenni.

Altri la considerano un ostacolo al raggiungimento degli obiettivi climatici di medio e lungo termine, sbandierata dalle compagnie petrolifere come strumento di potenziale greenwashing e in grado di giustificare, con la sua esistenza, il perpetrarsi delle attività di ricerca ed estrazione di combustibili fossili - i cui effetti climalteranti potranno poi essere mitigati dall’utilizzo di CCS-CCU.



Si tratta, in ogni caso, di uno strumento tenuto in considerazione da tutti i modelli che informano i decisori politici su strategie e percorsi tecnologici orientati al raggiungimento degli obiettivi dell’Accordo di Parigi, su cui si stanno concentrando grandi aspettative, investimenti importanti (l’ultimo, da 800 milioni di sterline, da parte del governo britannico a inizio 2020) ma anche dubbi e atteggiamenti “not in my backyard” riguardo all’effettiva sicurezza a stabilità delle cavità di stoccaggio sotterraneo.

Monitorare queste tecnologie sarà, in ogni caso, un metodo efficace per comprendere quale piega prenderà la strategia di lotta al cambiamento climatico, e qual è l’effettiva possibilità di raggiungere gli obiettivi prescritti dalla scienza -  prima che sia troppo tardi.

Simone Prato

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