Quasi un terzo della CO2 immessa nell’atmosfera nel corso di tutta l’era industriale è stata assorbita dagli oceani, lo dice uno studio della Columbia University dal titolo External Forcing Explains Recent Decadal Variability of the Ocean Carbon Sink, ma di maggior interesse è il fatto che, proprio grazie alla tecnologia, quello che è stato per così tanto tempo un processo naturale, può essere riprodotto artificialmente anche dall’uomo, così da raggiungere prima gli obiettivi net zero carbon, sempre più urgenti per gli equilibri del pianeta. Non è tutto così semplice, ovviamente, anche perché l’anidride carbonica non danneggia solo l’atmosfera, ma può avere effetti collaterali nocivi anche per la vita sottomarina. In ogni caso è vero che tra le tecnologie imprescindibili per raggiungere questi obiettivi, quelle Ccus, acronimo che svela la Carbon Capture Utilization and Storage, consentono effettivamente di catturare la CO2, stoccarla ed impedire che si liberi nell’aria e quindi di inquinare.
Non solo, i vantaggi di questo sistema come strumento imprescindibile per l’attuazione della decarbonizzazione sono condivisi anche dall’International Energy Agency (Iea) che lo qualifica come metodo per decarbonizzare altamente sostenibile. Ed è la stessa Iea a qualificare le ragioni per cui lo è: per esempio, si tratta di un sistema efficace per ridurre le emissioni in settori hard to abate, come il cemento, l’acciaio o i prodotti chimici. Il metodo inoltre facilita anche la produzione di idrogeno a basso costo e a basse emissioni di carbonio, utile per la decarbonizzazione delle industrie, ma anche del trasporto su strada e in nave. Inoltre, può essere applicato anche in vecchi impianti di produzione di energia e industriali, che non vengono dismessi ma continuano a operare. Ma a che punto siamo e come funziona questo metodo?
L’idea di base è sempre una, semplice e funziona. Si cattura la CO2 proprio laddove viene prodotta, quindi di fatto direttamente da ogni industria/fabbrica che la genera nel processo produttivo e, se non è possibile riutilizzarla in loco, si procede alla sua compressione e al trasporto tramite gasdotti, navi, treni, strade, fino alla destinazione prevista dove sarà iniettata in formazioni geologiche profonde. Possono essere serbatoi di petrolio e gas esauriti o acquiferi salini, oppure si può subito riutilizzarla in una serie di applicazioni. Per esempio, come materia prima nella produzione di carburanti sintetici come il metanolo o il diesel sintetico attraverso processi di sintesi chimica; per carbonatare il cemento durante il processo di produzione, trasformandolo in un materiale più resistente e sostenibile; per produrre polimeri, plastica e materiali da costruzione; in agricoltura per aumentare la resa delle colture attraverso il processo di fertilizzazione delle piante; nell’industria alimentare per la carbonatazione delle bevande come bibite gassate e acqua minerale; come materia prima per la produzione di vari prodotti chimici, come ad esempio acidi, solventi e fertilizzanti. Questi ovviamente restano solo alcuni esempi: ed infatti sono continui gli sviluppi nella ricerca e nell’innovazione per trovare nuovi modi efficaci ed efficienti per utilizzare questo gas.
Ad oggi si contano circa 500 progetti in varie fasi di sviluppo lungo tutta la value chain delle tecnologie Ccus e sono in funzione circa 40 impianti in tutto il mondo. Si parla complessivamente di una capacità annua di 45 Mt di CO2. E anche se sono stati annunciati più di 50 nuovi impianti di cattura che mirano a entrare in funzione entro il 2030, essi rappresentano purtroppo ancora solo un terzo di quanto richiesto per attuare lo scenario Net Zero Carbon.
Stoccare la CO2 in mare, le criticità
Ecco quindi che proprio le startup possono fungere da acceleratori. E sono già tante quelle al lavoro, in particolare, sullo stoccaggio in mare. Riprendiamo in proposito vantaggi e criticità del metodo: l’anidride carbonica può essere assorbita in natura perché catturata dalla pioggia (si lega poi con il calcare quando ricade al suolo) ed in questo caso si trasforma in bicarbonato di calcio, che poi arriva al mare. E’ questo il processo più naturale che tuttavia non è a impatto zero perché con l’aumentare della CO2 nell’atmosfera, gli oceani si acidificano e riducono la percentuale di ioni carbonati (compresi i bicarbonati) presenti nell’acqua.
A una prima analisi, potrebbe quindi sembrare che iniettare una quantità sempre maggiore di CO2 sul fondo dell’Oceano porterebbe ad effetti collaterali nocivi sulla vita sottomarina, proprio come evidenziavamo in apertura, ma se si elaborano strategie per ridurre al minimo l’acidificazione dell’acqua, le prospettive cambiano. Oggi tra i metodi più utilizzati vi sono l’enhanced weathering, l’ocean alkalinity enhancement e l’electrochemical ocean CO2 capture. Senza entrare eccessivamente nei dettagli tecnici, spieghiamo solo che i primi due sistemi si basano sull’introduzione di rocce alcaline finemente tritate nel mare al fine di aumentare la sua capacità tampone di assorbire l’anidride carbonica. La terza prevede invece la separazione acido-base e la rimozione elettrochimica della CO2 e consente di creare altri sottoprodotti ma a fronte di un consumo di energia. Di certo c’è che lo studio di tecnologie riguardanti l’Ocean Alkalinity Enhancement sta avendo una crescita esponenziale negli ultimi anni. Infatti si sta scoprendo come, in modo semplice e veloce, è possibile stoccare la CO2 in fondo al mare, in modo definitivo, contrastando non solo l’aumento di anidride carbonica in atmosfera ma anche riducendo l’acidificazione dei mari stessa dovuta al gas climalterante.
Il ruolo delle startup
Allo stato attuale, bisogna lavorare ed impegnare la ricerca a trovare sistemi alternativi perché tutti i metodi in uso sono basati su processi chimici che o richiedono un elevato dispendio di energia oppure comportano il rischio di rilascio di sostanze tossiche (il Mit parla di Asymmetric chloride-mediated electrochemical process for CO2 removal from oceanwater).
Lavorano sul problema non poche startup statunitensi e canadesi, anche grazie a una maggiore disponibilità di finanziamenti, ma in Italia merita di essere citata l’esperienza di Limenet che ha elaborato una tecnologia unica in questo ambito. La startup propone la cattura della CO2 ed il suo stoccaggio permanente sotto forma di bicarbonati di calcio, attraverso l’ocean alkalinity enhancement con pH equilibrato. Si industrializza, sotto continuo monitoraggio digitale, il ciclo geologico del carbonio ed è possibile invertire il processo di acidificazione dell’oceano, perché la CO2 è trasformata in bicarbonato di calcio con un controllo rigoroso del pH, riducendo così la CO2 nell’atmosfera e contribuendo alla salvaguardia degli oceani. Questo sistema è tra i pochissimi al mondo che consente la permanenza del carbonio all’interno dell’oceano in forma stabile per decine di migliaia di anni e l’iniezione dei bicarbonati permette di fermare la diminuzione del pH (grazie all’effetto tampone dell’alcalinità introdotta) dovuta alle elevate concentrazioni di CO2. Il potenziale di stoccaggio cresce così in modo esponenziale, e prevede solo l’utilizzo di materie prime facilmente reperibili in quasi ogni luogo del mondo, anche perché il carbonato di calcio rappresenta il 7% della crosta terrestre.
In rapida rassegna, percorriamo anche la proposta di altre quattro startup. Planetary, canadese, punta ad incrementare l’alcalinità dell’oceano tramite introduzione di idrossido di magnesio che accresce la capacità di cattura di CO2 dell’oceano a fronte però di un aumento del pH localizzato se la dissoluzione dell’idrossido non avviene in modo completo. CarbonRun sempre canadese punta sempre all’aumento dell’alcalinità ma a partire però dalla dissoluzione di rocce alcaline, quali carbonato di calcio e dolomite, direttamente all’interno di fiumi danneggiati da piogge acide o inquinamento, ma il processo di dissoluzione può richiedere molto tempo e non è controllato una volta che il rilascio dei carbonati è avvenuto. Giovane anche l’esperienza di Ebb carbon, californiana, che approfondisce il processo proprietario di separazione delle parti acide e basiche presenti all’interno dell’acqua oceanica tramite l’uso di membrane iono-selettive. La parte acida viene estratta e accumulata per altri utilizzi, quella basica viene reintrodotta nell’oceano. La criticità del metodo in questo caso è dovuta all’introduzione di una sostanza basica in acqua che deve essere fatta in modo controllato per evitare un aumento di pH troppo elevato. Infine Equatic, negli Usa, ha sviluppato un sistema di riduzione della CO2 basato sull’elettrolisi dell’acqua di mare. La reazione chimica che si produce permette inoltre anche la produzione di idrogeno.
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