Come rimuovere l'anidride carbonica dall'aria

L’azienda svizzera Climeworks gestisce un impianto in Islanda che rimuove ogni anno dall’aria quattromila tonnellate di anidride carbonica. Foto: Climaworks

Nel XVII secolo, il chimico e medico di Bruxelles Jean Baptista van Helmont fu il primo a scoprire che il gas prodotto dalla combustione del carbone era identico al gas prodotto dalla fermentazione dell'uva. Lo ha menzionato Spiritus sylvestris. Ora sappiamo che lo stesso gas è anidride carbonica o anidride carbonica. Lo studio delle carote di ghiaccio mostra che la concentrazione di anidride carbonica nell'atmosfera al tempo di Helmont, prima dell'inizio della Rivoluzione Industriale, era di circa 280 parti per milione di particelle. Attualmente, questa elevata concentrazione di anidride carbonica, pari a 420 parti per milione di particolato, è il principale motore del riscaldamento globale.

Ogni anno viene rilasciata nell’atmosfera una quantità maggiore di anidride carbonica. Ciò è dovuto alle emissioni provenienti da automobili, aerei, fabbriche, agricoltura, bestiame, vulcani, fertilizzanti, produzione di cemento e una miriade di altre fonti industriali. La maggior parte dei piani per evitare un ulteriore riscaldamento climatico mirano a ridurre le emissioni di anidride carbonica. Ciò può essere fatto, ad esempio, passando ai combustibili non fossili, riducendo il consumo di energia ed eliminando l’anidride carbonica dalle emissioni industriali.

È anche possibile con Sospensioni pneumatiche dal vivo (DAC). Alcuni esperti ritengono che gli obiettivi climatici, come limitare il riscaldamento globale a 1,5 gradi Celsius, possano essere raggiunti solo rimuovendo l’anidride carbonica dall’atmosfera. Alberi e piante estraggono l'anidride carbonica dall'aria perché ne hanno bisogno per la fotosintesi. Pertanto, piantare nuove foreste è una misura importante per fermare il riscaldamento globale. Tuttavia, ora ci sono anche un gran numero di aziende che utilizzano tecnologie DAC, tecnologie in grado di rimuovere l’anidride carbonica direttamente dall’aria.

Texas

Nelle brulle praterie della municipalità texana di Ector è in costruzione un progetto di 26 ettari costituito da una rete di tubi, edifici e ventilatori giganti. Si chiama Stratos e la sua costruzione costerà circa un miliardo di dollari, pari a 915 milioni di euro. La costruzione è generosamente sostenuta dal governo federale degli Stati Uniti. Quando il complesso verrà utilizzato nel 2025, questi ventilatori dovranno aspirare l'aria esterna. L'anidride carbonica viene quindi rimossa da quest'aria. Stratos deve rimuovere dall’aria 0,5 megatoni/500mila tonnellate di anidride carbonica (emissioni annue di 125mila auto) ogni anno. L’anidride carbonica catturata verrà poi immagazzinata in modo permanente nelle rocce sotterranee o trasformata in combustibile a basso contenuto di carbonio.

Stratos è il più grande progetto di cattura aerea dal vivo fino ad oggi. La tecnologia utilizzata qui è stata sviluppata dalla società canadese Carbon Engineering. L'anidride carbonica assorbita dai ventilatori reagisce con l'idrossido di potassio per formare anidride carbonica. Questo sale viene rimosso dalla soluzione sotto forma di granuli attraverso una serie di passaggi. Questi granuli vengono riscaldati per produrre anidride carbonica pura. L'idrossido di potassio può quindi essere riutilizzato e l'aria, meno l'anidride carbonica, viene rilasciata nuovamente nell'atmosfera. È importante che Stratos utilizzi combustibili non fossili per produrre energia. In caso contrario, l’impianto produrrà più anidride carbonica netta di quanta ne rimuoverà dall’aria (Vedere l'illustrazione).

Con la sospensione pneumatica diretta, l'anidride carbonica viene filtrata direttamente dall'atmosfera. Questo viene fatto mettendo l'anidride carbonica in contatto con la sostanza chimica a cui è legata. Questa sostanza può essere liquida o solida. Il materiale utilizzato viene riscaldato una volta “catturato” l'anidride carbonica. Questo rilascia anidride carbonica e può essere immagazzinato.

Una cosa è chiara: la tecnologia DAC richiede molta potenza ed è quindi costosa. Innanzitutto sono necessari ingenti investimenti per realizzare un simile impianto. Il budget di Stratos è di 1 miliardo di dollari, ovvero 915 milioni di euro. Inoltre, rimuovere l’anidride carbonica dall’aria in questo modo costerebbe inizialmente tra i 1.000 e i 1.200 dollari (da 915 a 1.830 euro) per tonnellata di anidride carbonica. Questo è molto costoso se paragonato, ad esempio, alla CCS (Cattura e stoccaggio del carbonio): quando la CO2 proveniente dalle emissioni industriali viene catturata e immagazzinata in cataste – cioè prima che la CO2 finisca nell’aria – i costi vanno da 80 a 200 dollari (da 73 a 183 euro) per tonnellata di CO2.

Il vantaggio principale di un DAC è che è possibile costruire un’installazione di questo tipo ovunque, compreso un luogo in cui il terreno costa poco e sono abbondanti fonti di energia sostenibili a basso costo. Questo è certamente il caso del Texas. Lo stato può essere conosciuto come un importante produttore di petrolio e gas, ma produce anche l’energia eolica e solare più economica e più abbondante di tutti gli stati degli Stati Uniti.

Il proprietario di Stratos è la società texana 1PointFive. Questo nome si riferisce chiaramente all’obiettivo fissato negli accordi internazionali sul clima: limitare il riscaldamento climatico a 1,5 gradi Celsius. Diverse aziende hanno già 1PointFive Crediti di rimozione del carbonio Comando. Si tratta di aziende che non vedono alcuna opportunità di ridurre le emissioni di anidride carbonica dalle proprie attività. È più facile per loro finanziare la costruzione di una foresta da qualche parte o pagare 1PuntoCinque per rimuovere l'anidride carbonica dall'aria per loro. Ad esempio, Amazon sta pagando un sacco di soldi ai texani per rimuovere 250.000 tonnellate di anidride carbonica dall’aria utilizzando Stratos in un decennio. Essere completamente neutrali dal punto di vista climatico entro il 2040 fa parte della strategia di Amazon.

Contanti

Se tutto andrà secondo i piani, a partire dal 2025 Stratos aspirerà l’aria del Texas come un gigantesco aspirapolvere e ne estrarrà l’anidride carbonica. Bello, vero? Dobbiamo fare una serie di commenti critici qui. Stratos potrebbe essere il progetto DAC più grande del mondo, ma le 0,5 megatonnellate di anidride carbonica che rimuoverà dall’atmosfera ogni anno sono solo una goccia nell’oceano. Consideriamo per un momento che il mondo rilascerà altri 37.000 megatoni di anidride carbonica nell’atmosfera nel 2022. Sarebbero necessari circa 75.000 impianti Stratos per eliminare le emissioni annuali di anidride carbonica. Tutti questi Stratos insieme consumerebbero quasi tutta l’energia sostenibile del mondo.

Catturare l’anidride carbonica direttamente dall’aria è molto costoso rispetto alla cattura e allo stoccaggio delle emissioni di anidride carbonica prima che entrino nell’aria. Ad esempio, il porto di Rotterdam vuole iniziare a immagazzinare anidride carbonica in giacimenti di gas esauriti sotto il Mare del Nord nel 2026. L’anidride carbonica viene catturata dalle ciminiere di due raffinerie e due impianti di idrogeno. Questo progetto Porthos è il più grande progetto di cattura e stoccaggio del carbonio al mondo e può immagazzinare 2,5 megatoni all'anno per quindici anni. L'amministrazione Porthos stima che i costi di raccolta, trasporto e stoccaggio ammonteranno a circa ottanta euro a tonnellata. Presso Stratos i costi inizialmente saranno superiori a 1.000 dollari (914 euro) a tonnellata.

La più grande fabbrica DAC del mondo è in costruzione a Ector, in Texas. A partire dal prossimo anno, i ventilatori giganti aspireranno l’aria esterna. Foto: 1PointFive

Il DAC è molto più costoso del CCS perché la concentrazione di CO2 nelle ciminiere dei complessi industriali è da 250 a 1.000 volte superiore alla concentrazione di CO2 nell'aria esterna. Potrebbe esserci molta più anidride carbonica nell’atmosfera di quanto fa bene al clima, ma la concentrazione è solo dello 0,04%! Ciò significa che i ventilatori Stratos, assetati di energia, devono aspirare molta aria per estrarre una quantità relativamente piccola di anidride carbonica. Quindi i critici ritengono che questo denaro sarebbe meglio speso nella cattura e nello stoccaggio del carbonio o nella produzione di più energia non fossile.

Se tutto questo è così costoso, perché Stratos continua e perché viene sovvenzionata anche dal governo americano? C'è un problema qui. 1PointFive è una consociata interamente controllata dalla grande compagnia petrolifera e del gas del Texas Occidental Petroleum. Vicki Holub, CEO di Occidental Petroleum, ha recentemente affermato in un discorso che implementando il DAC, la sua azienda sarà in grado di continuare a estrarre combustibili fossili per altri 60-80 anni. In definitiva, la CO2 prodotta da questi combustibili potrebbe essere compensata dal lavoro di Stratos e da progetti simili.

La Occidental Petroleum e tutti i tipi di altre società che estraggono combustibili fossili vedono DAC e CCS come un salvagente per continuare più o meno a fare ciò che fanno meglio da anni, estraendo petrolio e gas. Tuttavia, dal punto di vista di una buona strategia climatica, sostenere queste attività su larga scala è come mettere il carro davanti ai buoi.

Alternative

Questo non dice tutto. I sostenitori del DAC ritengono che la semplice prevenzione di nuove emissioni di anidride carbonica non sarà sufficiente per limitare il riscaldamento globale a non più di 1,5 gradi Celsius. Sarà inoltre necessario rimuovere migliaia di megatoni di anidride carbonica già presenti nell’atmosfera. La piantumazione delle foreste non avviene abbastanza rapidamente e occupa molto spazio. Pertanto, un DAC, non importa quanto costoso, sarà essenziale. C’è anche la speranza che alla fine diventi molto più economico grazie all’espansione verso le nuove tecnologie. Il Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti ritiene che il costo di conversione dell’aria compressa non supererà i 100 dollari (91 euro) per tonnellata di anidride carbonica entro circa dieci anni, ma questo sembra eccessivamente ottimistico.

Esistono dozzine di aziende che sviluppano tecnologie per rendere la cattura diretta dell’anidride carbonica dall’aria più efficiente e meno costosa. Dal 2021 l’azienda svizzera Climeworks gestisce in Islanda un impianto che, utilizzando anche i ventilatori, rimuove ogni anno dall’aria quattromila tonnellate di anidride carbonica. L'anidride carbonica catturata viene sciolta in acqua e iniettata nel sottosuolo negli strati di basalto. Grazie alla formazione nel sottosuolo, l'anidride carbonica viene completamente mineralizzata in carbonato nell'arco di due anni. L'energia sostenibile per questo processo è fornita da un impianto geotermico che estrae calore dal caldo suolo islandese.

Quattromila tonnellate sono molto meno di Stratos, ma Climeworks vuole mettere in funzione quest'anno anche in Islanda un impianto simile, che sarebbe in grado di rimuovere 36.000 tonnellate di anidride carbonica dall'aria ogni anno. L’azienda svizzera spera di rimuovere più di un megaton di anidride carbonica dall’aria in tutto il mondo entro il 2030 e di immagazzinarla nel sottosuolo. Microsoft pagherà a Climeworks 800 dollari (731 euro) per tonnellata di anidride carbonica come compensazione per il contributo dell'azienda al riscaldamento globale. Le aziende che pagano molto per consentire ad altri di immagazzinare anidride carbonica si impegnano nel cosiddetto Mercato volontario del carbonio (in CM).

Non è chiaro esattamente quanta anidride carbonica le tecnologie DAC possano rimuovere dall’aria e se questa anidride carbonica possa essere mantenuta permanentemente (cioè per diverse migliaia di anni) dall’atmosfera. Ecco perché nel febbraio di quest’anno il Consiglio dell’Unione Europea ha presentato una proposta concreta per stabilire un quadro per la certificazione delle tecnologie DAC. L'Unione Europea vuole raggiungere l'obiettivo zero emissioni nette entro il 2050. Se questo obiettivo non può essere raggiunto riducendo solo le emissioni di anidride carbonica, dal punto di vista dell'UE è anche necessario rimuovere l'anidride carbonica direttamente dall'aria, cosa che può essere fatta utilizzando Tecnologia DAC o utilizzo di alberi.

Nel suo esperimento più famoso, Jan Baptista van Helmont coltivò un salice di 2,2 kg in un vaso contenente 90 kg di terra. Diede all'albero nient'altro che acqua e cinque anni dopo concluse che il salice pesava 77 chilogrammi. Poiché la quantità di terreno è rimasta più o meno la stessa, Van Helmont ha stabilito che l’albero aveva rimosso dall’acqua circa 75 chilogrammi di legno, corteccia e radici. Ovviamente non conosceva il processo della fotosintesi. Potrebbe trattarsi del fatto che il suo salice abbia tirato fuori “qualcosa” dall'aria, forse è così spirito silvestre, Gli è successo? Non lo sapremo mai.