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Anidride carbonica: Strategie di cattura e stoccaggio sicuro

L’anidride carbonica, il principale gas serra, potrebbe aumentare significativamente nell’atmosfera. Nei prossimi venti anni si prevede un aumento del 40% della domanda di energia, e per quel tempo circa i due terzi delle forniture totali saranno ancora assicurate dalle fonti fossili.

In tale quadro, si prevede un ingente quantitativo di emissione di anidride carbonica, per cui appare necessario sviluppare tutte le tecnologie volte alla “cattura” e al successivo“ri-stoccaggio” del gas serra rilasciato, in modo da conciliare la sostenibilità ambientale con la crescita – incomprimibile ed ineludibile – della domanda energetica globale.

È ormai dimostrato che, in tale ottica, il sistema di Cattura e Stoccaggio della CO2 (o CCS, dalla definizione inglese Carbon Capture and Storage) è una tecnologia chiave e, quindi, dovrà essere messa a punto nel prossimo ventennio. Se ciò non dovesse accadere, molti esperti hanno previsto conseguenze deleterie per la salute del nostro pianeta e non resterà che dover intensificare gli investimenti per cercare sempre migliori misure di adattamento ai cambiamenti climatici, situazione certamente non auspicabile, alla luce dei gravissimi danni che già oggi sono causati dall’estremizzarsi dei fenomeni meteorologici.

Le principali tecniche di cattura dell’anidride carbonica

Post-combustione

La CO2 può essere catturata dai fumi di combustione esausti venendo assorbita in un solvente chimico adatto. In seguito è separata dal solvente e compressa per poter essere trasportata e stoccata. Altri metodi di separazione post-combustione sono per filtrazione tramite membrana ad alta pressione o separazione criogenica.

Pre-combustione

Il combustibile viene convertito prima della combustione in una mistura di idrogeno e anidride carbonica tramite gassificazione. La CO2‘ può essere poi trasportata e stoccata, mentre l’idrogeno, miscelato con l’aria, può essere usato come combustibile per la produzione di elettricità e, potenzialmente, per autotrazione.

Ossi-combustione

L’ossigeno viene separato dall’aria prima del processo di combustione e viene miscelato con il combustibile direttamente in una caldaia ad alta pressione. Questo tipo di combustione produce solo vapore e anidride carbonica concentrata, più semplice da trattare e inviare allo stoccaggio. È il sistema più promettente in termini di efficienza e di opportunità di sviluppo su scala industriale.

Trasporto e stoccaggio geologico dell’anidride carbonica

L’anidride carbonica catturata può essere trasportata, solitamente allo stato liquido, con camion cisterna, navi serbatoio o tubazioni, ed avviata a stoccaggio geologico.

Anidride carbonica Strategie di cattura e stoccaggio sicuro

Lo stoccaggio geologico fa ritornare nel sottosuolo il carbonio in forma ossidata (CO2) dopo che è stato combusto a partire dalla sua forma ridotta (CH4, petrolio e carbone). L’anidride carbonica non è un refluo inquinante per il sottosuolo bensì un reagente acido che interagisce con il terreno, con i fluidi del sottosuolo e con le caratteristiche reologiche (resistenza al taglio, viscosità, permeabilità…) della roccia ospitante.

Tre sono i principali metodi per lo stoccaggio:

  • l’iniezione in giacimenti depleti (semiesauriti) di petrolio;
  • l’iniezione in acquiferi salini profondi;
  • l’iniezione in strati profondi di carbone che non può essere estratto con miniere. La scelta di siti consigliati per quest’ultimo metodo risulta in qualche modo facilitata sia dalla sicurezza intrinseca del metodo, sia dal numero limitato di giacimenti di carbone esistenti in Italia, i maggiori dei quali sono nel Sulcis in Sardegna e a Ribolla in provincia di Grosseto.

I progetti per aumentare la cattura e lo stoccaggio dell’anidride carbonica

L’Unità CCS dell’Agenzia Internazionale dell’Energia sta seguendo diversi progetti già operativi per una capacità di trattamento di oltre sei megaonnellate di CO2/anno. Altre decine di progetti dimostrativi su larga scala sono in fase di sviluppo in tutto il mondo, maggiormente concentrati tra il Nord America e l’Europa. Tali iniziative riguardano anche impianti per il processamento del gas naturale e per la produzione di cemento e alluminio.

Cosa ostacola il sistema di cattura e stoccaggio dell’anidride carbonica

Gli ostacoli a una più veloce diffusione della CCS a livello internazionale sono di diversa natura:

  • la mancanza di un accordo mondiale sulla limitazione delle emissioni di gas serra;
  • la limitata conoscenza della tecnologia CCS da parte dei governi e dell’opinione pubblica;
  • il basso livello di attenzione verso le applicazioni industriali della CSS;
  • l’eterogeneità delle metodologie e dei dati riguardanti lo stoccaggio;
  • l’incertezza sulla responsabilità di lungo termine connessa alla gestione degli stoccaggi;
  • la mancanza di accettabilità sociale;
  • la disponibilità dei finanziamenti pubblici e industriali.

La tecnologia, invece, non costituisce un problema intrinseco

Rischi e svantaggi del sistema di cattura e stoccaggio dell’anidride carbonica

Le controindicazioni connesse alla CCS sono principalmente di due tipi:

  • in casi particolari, fortunatamente non molto probabili (eventi geologici o altre modificazioni delle strutture di contenimento), l’eventuale rilascio imprevisto di massicci quantitativi di CO2 metterebbe a rischio di avvelenamento tutti gli organismi presenti nei dintorni della dispersione;
  • una graduale e silente fuoriuscita in atmosfera prolungata nel tempo vanificherebbe l’obiettivo stesso del sistema. È attualmente dibattuta la capacità di qualsiasi ambiente sotterraneo di trattenere grandi quantità di CO2 per migliaia di anni.

Cattura e stoccaggio dell’anidride carbonica in Italia e in Europa

Il nostro Paese può – anzi dovrebbe! – possedere e sviluppare le competenze connesse alle tecnologie di cattura e stoccaggio della CO2 e solo dopo riuscirà a sfruttare le importanti ricadute sul sistema industriale.

Oggi le risorse finanziarie a disposizione, purtroppo, sono ancora esigue e non esistono paracadute per quelle imprese pioniere che decidessero di investire nel settore. L’Unione Europea si è organizzata tramite le European Industry Initiatives a guida industriale che hanno aggregato rappresentanti di aziende, governi ed istituti di ricerca. Tutti possono partecipare ai lavori e avere un quadro chiaro di ciò che si sta facendo sia a livello di ricerca sia di applicazione industriale.  Già dal 2012 sono previste risorse economiche con il meccanismo del New Entrant Reserve 300 che prevede di stanziare i proventi della vendita all’asta di 300 megatonnellate di CO2/anno di crediti di emissione serra. In ogni caso l’aspetto finanziario resterà quello più problematico e tutti i soggetti coinvolti dovranno sforzarsi a sostenere iniziative di aggregazione sui progetti energetici a basse emissioni.

Prospettive e ricadute con la cattura e lo stoccaggio di anidride carbonica

La realizzazione dei progetti di cattura e stoccaggio della CO2 coinvolgono tutta una filiera di competenze di eccellenza che in Italia già esistono e possono trarre beneficio dallo sviluppo di questa tecnologia. La tipologia di aziende interessate è molto ampia:

  • compagnie oil/gas e elettriche;
  • compagnie di produzione di gas industriali, acciaio, vetro, cemento, prodotti chimici;
  • aziende manifatturiere;
  • compagnie di ingegneria e produttori di equipaggiamenti;
  • università e centri di ricerca.

Comunicazione e altre azioni chiave per promuovere la cattura e lo stoccaggio di anidride cabonica

Giocherà un ruolo principale la comunicazione verso l’opinione pubblica, che dovrà essere continua e trasparente con particolare riferimento ai dati ambientali relativi agli impianti e alle infrastrutture. Occorre che sia redatta e mantenuta aggiornata un’agenda nazionale per la ricerca al fine di promuovere l’innovazione nell’ambito delle tecnologie CCS.

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Per giungere agli obiettivi occorre garantire tre condizioni:

  • creare masse critiche intorno ad un numero limitato di filiere, per evitare improduttive dispersioni di risorse umane e finanziarie;
  • porre obiettivi temporali definiti, ma nello stresso tempo incentivare lo sviluppo di tecnologie meno mature ma più promettenti;
  • incrociare le esigenze delle imprese che intendono competere sul mercato globale sviluppando il proprio know-how.

I segmenti su cui bisogna maggiormente concentrare gli sforzi sono:

  • tecnologie di pre/post-combustione;
  • iniezione in giacimenti di olio/gas depleti, acquiferi salini e strati di carbone;
  • realizzazione dell’atlante nazionale di stoccaggio;
  • analisi delle richieste di CO2 in campo industriale.

Riguardo a Leonardo Evangelista

Leonardo Evangelista

Laureato in Ingegneria Ambientale dal 2001
Tutor e docente di matematica e fisica per studenti di ogni ordine e grado
Appassionato di comunicazione e divulgazione, super curioso, vuole condividere quello che sa o che scopre con chiunque sia interessato.

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