Il promettente futuro delle tecnologie per la cattura del carbonio

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Il futuro di cattura e stoccaggio del carbonio sembra luminoso. 

La sua capacità di eliminare l'uso di combustibili fossili ha il potenziale per ridurre drasticamente il riscaldamento globale. Ma quali sono gli elementi chiave che porteranno avanti questa tecnologia?

Cattura pre-combustione

La cattura e lo stoccaggio pre-combustione, noto anche come CCUS, è una nuova tecnologia promettente per ridurre le emissioni di carbonio nell'industria energetica. 

Questa tecnologia viene utilizzata per sequestrare l'anidride carbonica nei combustibili fossili prima che vengano bruciati. Nel processo, il combustibile viene suddiviso in idrogeno e CO2, che viene poi rimosso per lo stoccaggio o il riutilizzo. 

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L'applicazione più comune di CCUS è nel settore della produzione di energia. Tuttavia, con questa tecnologia sono possibili anche numerosi processi industriali.

Rispetto alla cattura post-combustione, la cattura pre-combustione offre una maggiore efficienza e minori requisiti energetici. È particolarmente utile per le centrali a carbone di ultima generazione. Sebbene questa tecnologia richieda un investimento di capitale aggiuntivo, è un'opzione conveniente per fonti di emissione grandi e fisse.

La cattura prima della combustione può essere implementata in centrali elettriche di nuova costruzione o adattata a impianti esistenti. Utilizzando questa tecnologia, la CO2 viene separata dai gas di combustione utilizzando un solvente chimico. 

Una volta che il solvente è stato rigenerato, la miscela viene fatta passare attraverso uno stripper per rimuovere la CO2 dal gas. Dopo che lo scarico è stato separato, può essere trasportato tramite conduttura o spedito ai siti di stoccaggio.

Un altro vantaggio dell'utilizzo di un sistema di cattura prima della combustione è la capacità di trasportare la CO2 catturata in luoghi di stoccaggio in profondità nel sottosuolo. 

Questo metodo può essere utilizzato in letti di carbone esauriti o giacimenti petroliferi. Questi siti di stoccaggio geologico hanno il vantaggio di essere porosi, il che li rende una valida opzione per lo stoccaggio permanente di CO2.

Opzioni e tecnologie di archiviazione

Ci sono una serie di tecnologie da scegliere quando si decide il miglior metodo di stoccaggio di CO2 per una particolare struttura. Alcuni di questi includono lo stoccaggio di liquidi, lo stoccaggio geologico e lo stoccaggio di solidi. Tutte queste opzioni possono essere implementate per aiutare a ridurre il riscaldamento globale. Per quest'ultimo, le formazioni saline e i giacimenti petroliferi sono adatti per lo stoccaggio.

Diverse altre potenziali opzioni di stoccaggio includono l'utilizzo dello stoccaggio geologico di CO2 in un serbatoio o falda acquifera. Il principale svantaggio dello stoccaggio di CO2 in questi luoghi è il costo del trasporto del gas catturato nel luogo. 

Le tecnologie più sviluppate per la cattura e lo stoccaggio della CO2 sono in fase di sperimentazione su piccola scala, ma c'è ancora molto lavoro da fare per dimostrare appieno la loro efficacia. 

Il trasporto

Poiché la CO2 può essere immagazzinata in forma liquida, gassosa e solida, può essere trasportata tramite gasdotto o nave. Diverse tecnologie sono attualmente in fase di sviluppo, tra cui membrane e assorbenti solidi.

L'anidride carbonica può essere trasportata via nave, gasdotto o via terra. Può anche essere immagazzinato in falde acquifere saline profonde o in letti di carbone impoveriti. A seconda del luogo di stoccaggio, la CO2 può essere immagazzinata in modo permanente o riutilizzata per un migliore recupero del petrolio.

Formazioni geologiche

Lo stoccaggio di CO2 in formazioni geologiche profonde è un argomento importante nel dibattito sulla cattura e lo stoccaggio del carbonio. Le formazioni geologiche sono state utilizzate per immagazzinare petrolio e gas per milioni di anni e hanno anche il potenziale per immagazzinare CO2.

Diversi potenziali luoghi di stoccaggio includono: carbonatazione minerale, falde acquifere saline profonde, bacini di scisto e giacimenti di gas. Inoltre, ci sono diversi progetti su scala pilota che sono stati condotti in tutto il mondo.

Acquiferi salini profondi

Acquiferi salini profondi hanno la maggiore capacità di stoccaggio di CO2. Sono formazioni rocciose porose intrise di salamoia e possono estendersi su enormi volumi sotterranei. Non sono ideali per scopi industriali. 

Le falde acquifere saline offrono un modo più diretto per immagazzinare CO2 rispetto ad altri metodi di sequestro geologico. Tuttavia, sono stati meno studiati rispetto ad altri potenziali siti di stoccaggio. Pertanto, un sistema di stoccaggio efficace deve basarsi su una combinazione di meccanismi di intrappolamento fisici e geochimici.

Meccanismo di tenuta

Esistono quattro meccanismi principali che impediscono alla CO2 di fuoriuscire dal sito di stoccaggio. Questi includono intrappolamento strutturale, fisico, geochimico e residuo. 

Tutti e quattro questi meccanismi devono essere presenti per impedire la migrazione di CO2. Di conseguenza, l'efficacia di un processo di sequestro geologico dipende dall'effetto combinato di tutti questi meccanismi.

Capacità e integrità

Alcune delle caratteristiche più importanti di un sito di stoccaggio sono la capacità e l'integrità della risorsa di stoccaggio. Una capacità adeguata garantisce che il sito abbia il volume dei pori necessario per uno stoccaggio sicuro. Consente inoltre di mantenere le velocità di iniezione adeguate. Allo stesso modo, la presenza di un contenimento e di una permeabilità sufficienti sono vitali.

I progetti su scala pilota sono generalmente progettati per testare la fattibilità di un particolare metodo di cattura e stoccaggio di CO2. Tali sforzi forniscono una ricchezza di informazioni sui processi coinvolti nello stoccaggio geologico. Inoltre, possono rispondere a domande che interessano i potenziali utenti di tale tecnologia.

Mentre il costo per la cattura della CO2 è proibitivo, le entrate derivanti dalla produzione di petrolio possono compensare i costi di stoccaggio. Inoltre, se il sito di stoccaggio è di tipo geologico, è regolamentato da leggi nazionali e i rischi per l'uomo e l'ambiente sono ridotti al minimo attraverso adeguati sistemi di misurazione. 

Direct Air Capture

Cattura aerea diretta (DAC) è una tecnologia emergente per rimuovere la CO2 dall'atmosfera. In questo metodo, le molecole di CO2 vengono intrappolate da una soluzione non tossica di idrossido di potassio che scorre su sottili superfici di plastica. 

Questo processo sequestra la CO2 dall'aria, con conseguente cattura di centinaia di tonnellate di CO2 all'anno. Il carbonio catturato viene quindi riciclato per il riutilizzo nella soluzione di cattura originale.

Attualmente, la cattura diretta dell'aria viene implementata in impianti su piccola scala in Canada e negli Stati Uniti. Il primo impianto DAC su larga scala sarà operativo nel bacino del Permiano, nel sud-ovest degli Stati Uniti, entro la metà degli anni '2020. Questi impianti hanno una capacità di cattura fino a un milione di tonnellate di CO2 all'anno.

L'implementazione su larga scala del DAC è possibile in aree in cui l'approvvigionamento energetico è abbondante ed economico. Ad esempio, negli Stati Uniti, un impianto di trattamento del gas naturale ha iniziato a fornire anidride carbonica ai giacimenti petroliferi attraverso il primo oleodotto su larga scala nel Texas occidentale.

Diverse aziende stanno esplorando una varietà di tecnologie DAC. Una società, Carbon Engineering, sta costruendo un impianto di cattura diretta dell'aria a Squamish, in Canada, con piani per essere operativo nel 2024. 

Un altro, 1PointFive, sta sviluppando strutture su scala megatonica negli Stati Uniti, con l'obiettivo di catturare 70 strutture DAC su larga scala entro il 2035.

Tra le altre società, il consorzio Norsk e-Fuels sta sviluppando un impianto per produrre carburanti sintetici dal carbonio catturato dall'atmosfera. Mira alla produzione di un massimo di tre milioni di litri di carburanti sintetici entro il 2024. Altri progetti includono l'impianto pilota HIF Haru Oni ​​eFuels, che mira a produrre carburanti sintetici dall'idrogeno a base di elettrolisi.

Un altro approccio DAC si basa su assorbenti e materiali amminici. Utilizzano supporti solidi porosi, che si legano alle molecole di CO2 presenti nell'aria. Questi assorbenti funzionano a pressione media o bassa.

Sebbene DAC sia ancora nelle sue fasi iniziali, ha ricevuto un sostegno significativo dalla Commissione europea. Diversi programmi di ricerca e innovazione mirano a supportare questa tecnologia.

Tuttavia, il futuro del DAC dipenderà dallo sviluppo della tecnologia e dalle prestazioni tecnologiche. Sono necessarie ulteriori ricerche per garantire uno stoccaggio sicuro, efficiente e affidabile del carbonio catturato. 

Inoltre, ci sono preoccupazioni per l'impatto delle condutture, l'inquinamento delle acque e l'attività sismica. Tuttavia, la cattura diretta dell'aria rimane un passo importante nella lotta contro il cambiamento climatico.

Conclusione

Il futuro delle tecnologie di cattura del carbonio è pieno di promesse e potenzialità. Mentre il mondo continua a lottare con gli effetti del cambiamento climatico, queste tecnologie hanno la capacità di svolgere un ruolo importante nella riduzione delle emissioni globali. 

Con maggiori investimenti e sviluppo, possiamo avvicinarci a un pianeta più pulito e più sano per tutti. La tecnologia di cattura del carbonio ha il potenziale per cambiare il modo in cui guardiamo alla produzione di energia e per ridurre la nostra dipendenza dai combustibili fossili.


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