Carbon Capture and Storage: come dovremmo usare la CO2?

Le tecnologie di Carbon Capture and Storage (CCS) e Carbon Capture, Transport and Storage (CCTS) rientrano ormai a pieno titolo nella lista delle strategie disponibili in ambito di mitigazione dei cambiamenti climatici.

Attualmente, da un capo all’altro del mondo, ci sono circa 30 grandi progetti che stanno mettendo a punto la cattura e lo stoccaggio della CO2, e almeno un centinaio sono in via di approvazione.

Ma come dovremmo usare la CO2 in eccesso? È la domanda che viene affrontata in DemoUpCARMA, un progetto pilota guidato dall’ETH di Zurigo che ha esplorato due possibili strade: la mineralizzazione della CO2 nel calcestruzzo e lo stoccaggio in un serbatoio geologico in Islanda.

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Due strade per la CO2: cemento riciclato oppure serbatoio in Islanda

La Svizzera si è posta un obiettivo ambizioso: portare a zero le emissioni di gas serra entro il 2050. Il massiccio ricorso alle fonti di energia rinnovabili, i cui risultati sono già visibili, però, non basterà a mitigare i danni prodotti in due secoli.

Alcune emissioni, come quelle provenienti dagli impianti di incenerimento, sono difficili da abbattere: secondo il Governo federale, soltanto questo tipo di emissioni continueranno a pesare per 12 milioni di tonnellate all’anno. E solo per la Svizzera.

Dovremmo quindi trovare una soluzione per liberarci almeno di una parte della CO2 in eccesso che continueremo a rilasciare nell’atmosfera. Ma come “eliminare” i gas serra? E cosa dovremmo fare della CO2 in eccesso catturata?

Gli scienziati del Politecnico Federale di Zurigo hanno cercato una risposta a queste domande nell’ambito di DemoUpCARMA, un grande progetto pilota finanziato e sostenuto dall’Ufficio Federale dell’Energia (UFE) e dall’Ufficio Federale dell’ambiente (UFAM) e realizzato in collaborazione con diversi partner accademici ed industriali.

I ricercatori hanno esplorato due possibili soluzioni per lo stoccaggio permanente della CO2: la mineralizzazione in aggregati di cemento riciclato prodotto in Svizzera e lo stoccaggio all’interno di un serbatoio geologico in Islanda.

Ebbene, i risultati del progetto sono chiari: in entrambi i casi, anche trasportando la CO2 a migliaia di chilometri di distanza, questa tecnologia permette di “risparmiare” anidride carbonica.

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Stoccaggio dell’anidride carbonica: dalla Svizzera al grande Nord

La prima iniezione di CO2 svizzera nel basalto sottomarino di Helguvík, in Islanda, risale allo scorso novembre. Gli scienziati del progetto DemoUpCARMA, in collaborazione con Carbfix e SeaStone project, hanno testato per la prima volta l’iniezione di CO2 dissolta in acqua di mare all’interno di una formazione basaltica, a una profondità di 400 metri.

Questo metodo di stoccaggio è molto diverso da quello in uso nei bacini sedimentari, dove la CO2 è fisicamente intrappolata all’interno delle rocce. Una volta iniettata, l’acqua “gassata” reagisce con la formazione rocciosa rilasciando calcio, magnesio e ferro nel flusso d’acqua, che col tempo si combinano con la CO2 disciolta per formare carbonati stabili.

Ora, spiegano gli scienziati, non resta che verificare sul campo che le procedure di mineralizzazione con l’acqua di mare funzionino, confermando i risultati positivi ottenuti da Carbfix e University of Iceland nei test di laboratorio.

Quanto all’efficacia della tecnologia, i risultati sono sorprendenti: anche catturando la CO2 in Svizzera e trasportandola fino in Islanda, il rapporto tra le emissioni immagazzinate e quelle necessarie allo sforzo è dell’80 per cento.

E si tratta di un tasso di efficienza che può essere migliorato: la maggior parte delle nuove emissioni derivano infatti dal trasporto di container su rotaia e nave, e alcune di queste modalità di trasporto utilizzano ancora energia proveniente da centrali elettriche a carbone e combustibili fossili.

Il margine di miglioramento, insomma, è notevole.

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CO2 svizzera in Islanda: le difficoltà inaspettate del progetto

Le tecnologie di Carbon Capture and Storage (CCS) sono da sempre accompagnate da controversie, legate soprattutto ai temi della sicurezza e dell’efficienza. Eppure, il progetto pilota svizzero ha incontrato tutt’altro tipo di difficoltà: se da un lato l’iniezione a base di acqua marina appare più sicura di quella eseguita con fluidi in stato supercritico, dall’altro i risultati dei test sono assolutamente incoraggianti.

Una delle difficoltà incontrate dai ricercatori riguarda il contesto normativo, ancora lacunoso e poco chiaro, che ha complicato il viaggio da Berna a Helguvík via Rotterdam nei Paesi Bassi: “Molta CO2 è necessaria nell’industria della produzione alimentare e può essere trasportata oltre confine senza alcun problema, etichettata come sostanza chimica”, spiega Marco Mazzotti, coordinatore del progetto e professore dell’ETH.

Ma l’anidride carbonica usata nel progetto proviene da un impianto di trattamento delle acque reflue di Berna, e questo complica le cose: “Se l’anidride carbonica è sotto forma di rifiuti, come nel nostro caso, il contesto normativo è molto poco chiaro”.

Quello organizzato dal Politecnico di Zurigo, in effetti, è stato il primo caso di trasporto transfrontaliero di anidride carbonica per lo stoccaggio: se in futuro la Svizzera vuole immagazzinare CO2 su larga scala, spiegano i ricercatori, dovrà anche occuparsi di concordare una regolamentazione chiara con i Paesi vicini.

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Carbon Capture and Storage: in realtà, servono ulteriori ricerche

Trasportando e stoccando la CO2 in Islanda, abbiamo visto, il rapporto tra la CO2 catturata e le nuove emissioni è dell’80 per cento. Il secondo metodo testato dagli scienziati dell’ETH, però, dà risultati ancora migliori: quando si immagazzina la CO2 in cemento riciclato, questo rapporto arriva al 90 per cento.

Terminati i primi test, i ricercatori hanno eseguito un’analisi del ciclo di vita che ha coperto l’intera catena, dalla cattura e liquefazione della CO2 nel punto di origine al suo trasporto e stoccaggio permanente, e hanno calcolato quanta nuova anidride carbonica viene prodotta lungo il processo.

I risultati dimostrano chiaramente che entrambi i percorsi sono tecnicamente fattibili e hanno un impatto climatico positivo: in tutti gli esempi esaminati la quantità di CO2 immagazzinata supera le emissioni prodotte lungo la catena dei trasporti.

C’è ancora molto da fare, spiegano gli scienziati: servono ulteriori ricerche nel campo della gestione della CO2, ed è fondamentale fare in modo che queste tecnologie siano presto disponibili anche su scala commerciale.

Per questo, nel 2023, il Politecnico Federale di Zurigo ha creato, insieme a partner scientifici e industriali, la “Coalizione per l’energia verde e lo stoccaggio”, uno dei cui obiettivi è quello di accelerare l’adozione e l’introduzione su scala industriale delle tecnologie esistenti per catturare la CO2, produrre gas a zero emissioni di carbonio e combustibili fossili e immagazzinare permanentemente la stessa anidride carbonica.

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