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Rimozione della CO2: All’avanguardia delle Tecnologie per il Clima

Rimozione della CO2: All’avanguardia delle Tecnologie per il Clima

La velocità con cui le tecnologie che assorbono la CO2 stanno evolvendo è impressionante. Ma come funzionano? Scopriamole insieme: questa volta ci occupiamo delle tecnologie di rimozione.

Di Silvia Pugliese

grafiche di Cecilia Brugnoli

Eccoci giunti alla conclusione della nostra serie di articoli dedicati alle tecnologie che “acchiappano” la CO2. Nel primo articolo, abbiamo introdotto un concetto fondamentale che le divide in due categorie: tecnologie di cattura e tecnologie di rimozione dell’anidride carbonica.

 

Dopo aver esaminato le tecnologie di cattura della CO2, oggi esploreremo quelle di rimozione. Come già anticipato, questi metodi sono caratterizzati dalla presenza di due step. Innanzitutto, si concentrano sulla CO2 presente nell’atmosfera aperta, non proveniente da una fonte di emissioni localizzata e circoscritta (come nel caso della cattura della CO2). In secondo luogo, la CO2 assorbita deve essere rimossa e sequestrata in modo permanente.

 

Per queste sue caratteristiche uniche, la rimozione della CO2 è una forma di riduzione delle emissioni complementare alla cattura della CO2, e pertanto rappresenta uno strumento fondamentale e necessario per combattere il cambiamento climatico e raggiungere la neutralità climatica.

 

Poiché queste tecnologie catturano la CO2 direttamente dall’aria che respiriamo, vengono chiamate Direct Air Capture (DAC). A differenza delle tecnologie di cattura, sono meno mature, ma rappresentano l’avanguardia della tecnologia, suscitando un notevole interesse da parte di chi lavora nell’ambito delle tecnologie per il clima, e non solo.

 

Prima generazione: pionieri ad alta richiesta energetica

A causa della complessità del compito, le prime tecnologie per la DAC hanno cominciato a svilupparsi solo nei primi anni del 2010.

 

Il primo approccio utilizzato è stato l’assorbimento della CO2 tramite soluzioni a base di ammine (ovvero molecole contenenti azoto) o soluzioni molto basiche, come l’idrossido di potassio. Perché proprio questo? Perché è un metodo già adoperato per la cattura di CO2 da fonti di emissioni puntuali e localizzate, e di conseguenza è stato inizialmente adattato anche per la DAC. Le prime startup che si sono occupate di DAC, come Climeworks o Carbon Engineering, catturano il biossido di carbonio (CO2) proprio mediante questo tipo di assorbimento (ciascuna con le proprie variazioni).

 

Il metodo è ben conosciuto e controllabile, ma il suo costo è molto elevato. Infatti, una volta rimossa dall’atmosfera, la CO2 viene estratta dalla soluzione acquosa attraverso un processo ad alta temperatura che richiede un grande dispendio energetico.

 

Inoltre, ci sono limitati problemi di efficienza, come la necessità di sostituire alcune componenti nel tempo (come le ammine), e soprattutto questioni di sostenibilità ambientale, dato che le sostanze liquide utilizzate sono tossiche per l’uomo e l’ambiente.

 

Seconda generazione: innovazione e sostenibilità

Con la seconda generazione di DAC si è cercato di trovare una soluzione alla grande richiesta energetica che caratterizzava le tecnologie della prima generazione e che rendeva necessariamente i costi elevati. Per far questo, le tecnologie di seconda generazione hanno adottato materiali e assorbitori innovativi, insieme all’uso di metodi di rilascio della CO2 meno energetici (ad esempio, elettrochimici).

 

Ad esempio, il professor Lackner dell’Arizona State University e i suoi collaboratori hanno introdotto un processo per la DAC che dipende dall’umidità, in cui un materiale innovativo assorbe la CO2 quando è asciutto, e la rilascia quando è bagnato. Tuttavia, questo approccio è sensibile alle condizioni meteorologiche e richiede grandi quantità d’acqua per funzionare.
Materiali assorbenti e molto porosi come gli zeoliti (che sono dei minerali di silicio) sono stati proposti come tecnologie per la DAC. Questi materiali sono molto promettenti ma oggi presentano limiti di scalabilità, poiché la loro produzione spesso richiede l’utilizzo di solventi tossici e/o sostanze chimiche aggressive, e durante il processo di cattura della CO2, catturano anche altri gas nel frattempo; non sono, perciò, molto selettivi.

 

Molto recentemente, è stata introdotta un’intera classe di metodi elettrochimici, in cui materiali elettroattivi (ovvero che vengono attivati con energia elettrica) diventano selettivi per l’assorbimento della CO2 in seguito all’applicazione di un potenziale (Verdox è una delle prime startup ad adottare questo approccio). Nonostante i requisiti energetici competitivi, l’instabilità di questi materiali rappresenta un problema che influisce notevolmente sulle prestazioni.

 

Infine, le ultime generazioni di tecnologie DAC che utilizzano principi elettrochimici sono riuscite a ridurre i costi di rigenerazione del solvente (Mission Zero). Tuttavia, esse si affidano ancora a materiali costosi e difficili da scalare, come per esempio le membrane, il che limita la loro attrattività per applicazioni su larga scala.

 

DAC e rimozione permanente della CO2

Una volta che abbiamo utilizzato una di queste tecnologie per la DAC, che fine fa la CO2? Eccoci al secondo step del processo, la vera e propria rimozione della CO2, che dovrà essere stoccata in maniera stabile per almeno millenni! In questo modo, non potrà ritornare in atmosfera e contribuire al riscaldamento globale.
Le principali modalità tramite cui la DAC rimuove la CO2 sono due. Il primo metodo, il più conosciuto, è lo stoccaggio geologico della CO2, ovvero il processo di iniezione della anidride carbonica in serbatoi geologici molto profondi. Questo tipo di stoccaggio è stato utilizzato per decenni, con oltre 200 milioni di tonnellate di CO2 immagazzinate con successo in siti geologici in tutto il mondo. Importanti organismi internazionali, come il Gruppo Intergovernativo sui Cambiamenti Climatici (IPCC), hanno valutato questa pratica e hanno concluso che quando i siti di stoccaggio sono adeguatamente regolamentati, selezionati e gestiti, la CO2 può essere immagazzinata in modo permanente per milioni di anni con un rischio molto basso. Luoghi idonei per lo stoccaggio del carbonio esistono in molte regioni del mondo e collettivamente hanno la capacità di immagazzinare centinaia di anni di emissioni di CO2 nel sottosuolo.

 

Un altro modo per bloccare la CO2 è la carbonatazione minerale dell’anidride carbonica. Questo processo prevede la reazione della CO2 con ossidi metallici, per formare minerali stabili. Attraverso questa trasformazione chimica, l’anidride carbonica viene convertita in una forma solida e inerte, impedendone di fatto il rilascio nell’atmosfera. I carbonati risultanti possono essere utilizzati in varie applicazioni, ad esempio come materiali da costruzione.

 

Un decennio decisivo per la DAC

A questo punto una nota è d’obbligo. La DAC non è l’unico modo per assorbire la CO2 dall’atmosfera. Esistono una serie di misure che includono metodi basati sulla natura, come piantare alberi, migliorare la gestione del suolo, prevenire il decadimento della biomassa e far reagire l’acqua di mare con abbondanti minerali. Tuttavia abbiamo deciso di non trattarle in questo articolo, dedicandoci esclusivamente alle tecnologie inventate dall’uomo.

 

Ad oggi, sono stati commissionati 27 impianti DAC in Europa, Nord America, Giappone e Medio Oriente. Tutti questi impianti sono di piccola scala, con solo alcuni accordi commerciali in atto per vendere o immagazzinare la CO2 catturata, mentre gli altri impianti sono operativi solo a scopo di test e dimostrazione.

 

La capacità attuale globale delle DAC si attesta a sole 0,01 megatonnellate, ovvero meno dello 0,001% della quantità di carbonio che dovrebbe essere rimossa dall’atmosfera entro il 2050 secondo le proiezioni dell’IPCC, vale a dire miliardi di tonnellate.

 

A complicare ulteriormente la situazione vi è il fatto che le DAC attuali sono ancora energetiche e costose, con un costo che si aggira intorno a 1000 dollari per tonnellata rimossa dall’atmosfera. Questi requisiti energetici e i costi elevati pongono notevoli ostacoli economici alla distribuzione su larga scala.

 

Possiamo colmare l’immensa distanza tra dove si trovano attualmente le DAC e dove devono essere nel 2050? Staremo a vedere: dipende da quanto progresso faremo in questo decennio sull’innovazione.

 

Per concludere, nel contesto dell’urgenza climatica, la cattura e la rimozione della CO2 stanno emergendo come fondamentali per plasmare il nostro futuro sostenibile. Ad oggi, non esiste una soluzione unica per correggere gli errori climatici commessi, ma piuttosto la chiave risiede nell’utilizzo congiunto di diverse tecnologie, ed ecco perché è utile esplorarle e comprenderle.

 

Dalla cattura della CO2 alla DAC, la combinazione di queste metodologie può offrire un approccio più completo ed efficace, dove la tecnologia si trasforma in un mezzo attraverso il quale l’umanità può cercaredi ristabilire l’equilibrio con il nostro pianeta.

 

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