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Carbon Capture, Storage and Utilization: overview

La domanda di energia nel mondo è in continua crescita ed è destinata ad aumentare nei prossimi anni: in questo contesto, garantire a tutti l’accesso a energia pulita è una priorità. Fonti rinnovabili, efficientamento energetico, idrogeno, biocarburanti, sono tutte tecnologie sulle quali si punta per il raggiungimento di questo obiettivo. Tra queste vi sono anche il CCS (Carbon Capture and Storage) e il CCU (Carbon Capture and Utilization), considerate oggi tra le soluzioni più efficaci.

Ma come avviene il processo di cattura, stoccaggio e riutilizzo dell’anidride carbonica?

Il CCS prevede la riconversione degli impianti dismessi di estrazione di gas naturale in impianti di stoccaggio di CO2. Le molecole di CO2 provenienti da camini industriali vengono catturate e separate dal resto dei fumi, costituiti in gran parte da azoto e vapore acqueo. Il gas così ottenuto, che non è infiammabile né esplosivo, viene incanalato tramite condotte interrate verso stazioni di pompaggio, dove viene immesso nei giacimenti esauriti onshore o offshore. La CO2 va a riempire i pori della roccia nei giacimenti e lì resta bloccata nella cosiddetta “trappola geologica”, la stessa che ha consentito al metano di accumularsi nel corso di migliaia di anni. 

Il CCS è considerato oggi la via più concreta per la decarbonizzazione di industrie pesanti, che non possono riconvertirsi all’elettrico o per le quali la produzione di CO2 fa parte dei processi: cementifici, acciaierie, stabilimenti chimici. Si pensi che, secondo le attuali previsioni, i combustibili fossili continueranno a essere i maggiori vettori energetici almeno per i prossimi vent’anni [1].

Il Carbon Capture and Utilization (CCU), invece, prevede la cattura della CO2 e il suo riutilizzo in altri cicli produttivi, e pertanto risulta essere in linea non solo con gli obiettivi di decarbonizzazione, ma anche con quelli di economia circolare, a cui oggi si aspira. Per poter riutilizzare la CO2, tuttavia, occorre scindere i legami tra gli elementi che compongono la molecola. La difficoltà tecnica sta nel fatto che la CO2 è tra le molecole più stabili esistenti in natura, per cui sono necessarie grandi quantità di energia per separarla da altri gas o scinderne i legami. La tecnologia attualmente più matura prevede la cattura della CO2 in post-combustione mediante assorbimento con ammine; questa tecnica però comporta alti costi e scarsi livelli di efficienza. Esistono, accanto a questa, diversi altri processi possibili, con differenti livelli di maturità e performance: ossi-combustione, calcium looping, chilled ammonia, processi di adsorbimento, utilizzo di liquidi ionici.

Nel caso delle emissioni legate ai trasporti (che costituiscono circa un quarto del totale), è possibile catturare la CO2 direttamente sul veicolo, immagazzinandola in fase liquida o compressa, scaricandola poi presso una stazione di servizio quando ci si ferma per fare rifornimento. La CO2 così ottenuta diventa una risorsa in grado di contribuire alla copertura dei costi dei processi di separazione e cattura. Per esempio, essa può essere fissata in fasi naturali mediante reazioni con residui dell’industria mineraria (si arriva ad immagazzinare fino a mezzo kg di CO2 per kg di materiale naturale) contribuendo così alla creazione di materiale inerte, utile nell’industria delle costruzioni o come reagente nei processi di produzione di polimeri con proprietà tecnologiche innovative rispetto a quelli esistenti.
Un altro possibile utilizzo della CO2 consiste nel suo sfruttamento nelle tecnologie di stoccaggio di energia. La CO2 può essere convertita, per esempio, in metanolo, un composto liquido di facile gestione e trasporto, che trova largo impiego nell’industria chimica e direttamente come combustibile per autotrazione. Questa conversione avviene utilizzando idrogeno ricavato dall’acqua con l’elettrolisi, utilizzando energia rinnovabile.

Sia la CCU che la CCS hanno una caratteristica comune: quella di trasformare un problema in una risorsa, capace non solo di ridurre l’impatto di alcune attività sull’ambiente, ma anche di creare sviluppo economico e posti di lavoro, di attirare investimenti e di fornire nuove occasioni di ulteriore decarbonizzazione a livello locale.

Ancora molte sono tuttavia le barriere [2]. Nonostante queste tecnologie siano già diffuse su scala commerciale, non esistono ancora dei sistemi integrati di operatori e stakeholders. I processi sono lunghi e costosi, e l’expertise tecnica manca.
Vi è inoltre grande incertezza sui costi di investimento e sull’evoluzione del mercato oil&gas nei prossimi anni: il settore viene percepito dagli investitori come ad alto rischio.

Non mancano poi le resistenze nell’opinione pubblica, che si interroga sulla sicurezza e sul carattere eco-friendly di questa soluzione (a questo proposito, nel 2005 lo Special Report on CCS by Intergovernamental Panel on Climate Change ha concluso che: «giacimenti geologici opportunamente selezionati e gestiti "molto probabilmente" trattengono oltre il 99% della CO2 sequestrata per più di 100 anni e "probabilmente" ne trattengono il 99% per più di 1000 anni» [2]).

Infine vi sono vuoti politici e legislativi: pochi sono i sistemi di incentivazione e finanziamento e i ritardi dovuti a una cornice legale non aggiornata rallentano i ritmi di avanzamento dei progetti.


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  • L'Autore

    Chiara Natalicchio

    Laureata con Lode in Ingegneria Meccanica Magistrale con indirizzo Smart Factory al Politecnico di Bari.
    Durante gli studi, ha partecipato a un tirocinio presso il Centro Nazionale di Ricerca a Bari, e a due esperienze internazionali: il programma Erasmus a Bilbao, in Spagna, e il programma Double Degree a Parigi, in Francia. Qui si è occupata principalmente di energia, collaborando, durante uno stage di sei mesi, al progetto di commercializzazione di una strada solare, che è diventato poi oggetto di tesi.
    Attualmente svolge uno stage in una società di gestione immobiliare, dove si occupa di gestire progetti di manutenzione, rinnovazione ed efficientamento energetico degli immobili gestiti dal Gruppo.
    La sua passione è lo sport, in tutte le sue forme: al chiuso, all’aperto, individuale, di gruppo. Dopo una lunga carriera da ginnasta, durante gli anni universitari si dedica all’allenamento delle giovani leve; da sei anni nuota in una squadra master, partecipando a competizioni regionali.
    Ama la lettura, il cinema, i viaggi e le lingue straniere.
    Da sempre sensibile a temi sociali, politici ed ecologici, nel Novembre 2020 entra nel team di Mondo Internazionale per occuparsi della redazione di articoli per l’area “Ambiente e Sviluppo” e come Policy Analyst nel gruppo MIIP.Graduated with honors in Mechanical Engineering at the Polytechnic of Bari.

    During her studies, she carried out an internship at the National Research Center in Bari, and two international experiences: the Erasmus program in Bilbao, Spain, and the Double Degree program in Paris, France. Here, she mainly dealt with energy, collaborating, during a six-month internship, on the marketing project of a solar road, which later became the subject of her thesis.
    She currently takes part in an internship at a property management company, where she manages maintenance, renovation and energy efficiency projects of the properties managed by the Group.
    Her passion is sport, in all its forms: indoors, outdoors, individually or in groups. After a long career as a gymnast, during her university years she started to train young talents; she has been swimming in a master team for six years, participating in regional competitions.
    She loves reading, travelling and studying foreign languages.
    Always sensitive to social, political and ecological issues, in November 2020 she joins the Mondo Internazionale team to write articles for the "Environment and Development" area and as a Policy Analyst in the MIIP group.

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