Un "albero meccanico" è circa 1,000 volte più veloce nel rimuovere l'anidride carbonica dall'aria rispetto a un albero naturale. Il primo è quello di iniziare ad operare in Arizona nel 2022. Illustrazione tramite l'Arizona State University
Due secoli di combustione di combustibili fossili hanno immesso nell'atmosfera più anidride carbonica, un potente gas serra, di quanta la natura possa rimuovere. Man mano che la CO2 si accumula, esso intrappola il calore in eccesso vicino alla superficie terrestre, provocando il riscaldamento globale. C'è così tanta CO2 nell'atmosfera ora che la maggior parte degli scenari mostra la sola fine delle emissioni non sarà sufficiente per stabilizzare il clima, l'umanità dovrà anche rimuovere la CO2 dall'aria.
Il Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti ne ha una nuova scopo per scalare cattura d'aria diretta, una tecnologia che utilizza reazioni chimiche per catturare CO2 dall'aria. Sebbene il finanziamento federale per la cattura del carbonio attiri spesso critiche perché alcune persone lo vedono come una scusa per continuare a utilizzare i combustibili fossili, è probabile che la rimozione del carbonio in qualche modo essere ancora necessario, mostrano i rapporti dell'IPCC. La tecnologia per rimuovere meccanicamente il carbonio è in fase di sviluppo e operativa una scala molto piccola, in parte perché i metodi attuali sono proibitivi e ad alta intensità energetica. Ma nuove tecniche sono in fase di test quest'anno che potrebbero aiutare a ridurre la domanda e il costo di energia.
Abbiamo chiesto al professore dell'Arizona State University Klaus Lackner, un pioniere nella cattura diretta dell'aria e nello stoccaggio del carbonio, sullo stato della tecnologia e su dove è diretta.
Che cos'è la rimozione diretta del carbonio e perché è considerata necessaria?
Quando mi sono interessato alla gestione del carbonio nei primi anni '1990, ciò che mi ha spinto è stata l'osservazione che il carbonio si accumula nell'ambiente. Ci vuole natura migliaia di anni per rimuovere quella CO2, e siamo su a traiettoria verso CO2 molto più alta concentrazioni, ben al di là di qualsiasi cosa gli esseri umani abbiano sperimentato.
L'umanità non può permettersi di avere quantità crescenti di carbonio in eccesso che fluttuano nell'ambiente, quindi dobbiamo recuperarlo.
Non tutte le emissioni provengono da grandi fonti, come centrali o fabbriche, dove possiamo catturare la CO2 non appena esce. Quindi dobbiamo affrontare l'altra metà delle emissioni: da automobili, aerei, fare una doccia calda mentre la tua fornace a gas emette CO2. Ciò significa estrarre CO2 dall'aria.
Poiché la CO2 si mescola rapidamente nell'aria, non importa in quale parte del mondo la CO2 venga rimossa: la rimozione ha lo stesso impatto. Quindi possiamo posizionare la tecnologia di cattura diretta dell'aria proprio dove prevediamo di utilizzare o immagazzinare la CO2.
Anche il metodo di conservazione è importante. Conservare CO2 per soli 60 o 100 anni non è abbastanza. Se tra 100 anni tutto quel carbonio sarà tornato nell'ambiente, tutto ciò che abbiamo fatto è stato prenderci cura di noi stessi e i nostri nipoti devono capirlo di nuovo. Nel frattempo, il consumo mondiale di energia sta crescendo a circa 2% all'anno.
Una delle lamentele sulla cattura diretta dell'aria, oltre al costo, è che è ad alta intensità energetica. È possibile ridurre il consumo di energia?
Due grandi usi energetici nella cattura diretta dell'aria sono i ventilatori in funzione per aspirare l'aria e quindi il riscaldamento per estrarre la CO2. Ci sono modi per ridurre la domanda di energia per entrambi.
Ad esempio, ci siamo imbattuti in un materiale che attrae CO2 quando è asciutto e lo rilascia quando è bagnato. Ci siamo resi conto che potevamo esporre quel materiale al vento e si sarebbe caricato di CO2. Quindi potremmo bagnarlo e lo farebbe rilasciare la CO2 in un modo che richiede molta meno energia rispetto ad altri sistemi. L'aggiunta di calore creato da energia rinnovabile aumenta la pressione della CO2 ancora più in alto, quindi abbiamo un gas CO2 miscelato con vapore acqueo da cui possiamo raccogliere CO2 pura.
Possiamo risparmiare ancora più energia se la cattura è passiva: non è necessario avere ventole che soffiano l'aria intorno; l'aria si muove da sola.
Il mio laboratorio sta creando un metodo per farlo, chiamato alberi meccanici. Sono alte colonne verticali di dischi rivestiti con una resina chimica, di circa 5 piedi di diametro, con i dischi a circa 2 pollici di distanza, come una pila di dischi. Quando l'aria passa attraverso, le superfici dei dischi assorbono CO2. Dopo circa 20 minuti, i dischi sono pieni e affondano in un barile sottostante. Inviamo acqua e vapore per rilasciare la CO2 in un ambiente chiuso e ora abbiamo una miscela a bassa pressione di vapore acqueo e CO2. Possiamo recuperare la maggior parte del calore che è andato a riscaldare la scatola, quindi la quantità di energia necessaria per il riscaldamento è piuttosto piccola.
Usando l'umidità, possiamo evitare circa la metà del consumo di energia e utilizzare energia rinnovabile per il resto. Ciò richiede acqua e aria secca, quindi non sarà l'ideale ovunque, ma ci sono anche altri metodi.
La CO2 può essere conservata in modo sicuro a lungo termine e c'è abbastanza di quel tipo di stoccaggio?
Ho iniziato a lavorare sul concetto di sequestro di minerali negli anni '1990, guidando un gruppo a Los Alamos. Il mondo può effettivamente eliminare la CO2 in modo permanente sfruttando il fatto che è un acido e alcune rocce sono basi. Quando la CO2 reagisce con i minerali ricchi di calcio, forma carbonati solidi. Da mineralizzazione della CO2 così, noi può memorizzare una quantità quasi illimitata di carbonio in modo permanente.
Ad esempio, c'è molto basalto - roccia vulcanica - dentro Islanda che reagisce con la CO2 e lo trasforma in carbonati solidi in pochi mesi. L'Islanda potrebbe vendere certificati di sequestro del carbonio al resto del mondo perché mette via CO2 per il resto del mondo.
Ci sono anche enormi serbatoi sotterranei dalla produzione di petrolio nel bacino del Permiano in Texas. Sono presenti grandi falde acquifere saline. Nel Mare del Nord, un chilometro sotto il fondale oceanico, la società energetica Equinor ha catturato CO2 da un impianto di trattamento del gas e immagazzinato un milione di tonnellate di CO2 all'anno dal 1996, evitando la Norvegia tassa sui rilasci di CO2. La quantità di stoccaggio sotterraneo dove possiamo effettuare il sequestro dei minerali è molto più grande di quanto avremo mai bisogno per la CO2. La domanda è quanto può essere convertito in riserva accertata
.Possiamo anche utilizzare la cattura diretta dell'aria per chiudere il circuito del carbonio – il che significa che la CO2 viene riutilizzata, catturata e riutilizzata per evitare di produrne di più. In questo momento, le persone usano il carbonio dai combustibili fossili per estrarre energia. Puoi convertire la CO2 in combustibili sintetici – benzina, diesel o cherosene – che non contengono carbonio mescolando la CO2 con idrogeno verde creato con energia rinnovabile. Quel carburante può essere facilmente spedito attraverso le condutture esistenti ed essere immagazzinato per anni, quindi puoi produrre calore ed elettricità a Boston in una notte d'inverno usando l'energia che è stata raccolta sotto il sole nel Texas occidentale la scorsa estate. Un pieno di "synfuel" non costa molto ed è più conveniente di una batteria.
Il Dipartimento dell'Energia ha fissato un nuovo obiettivo per ridurre i costi di rimozione dell'anidride carbonica a 100 dollari USA per tonnellata e aumentarli rapidamente entro un decennio. Cosa deve succedere per renderlo realtà?
DOE mi sta spaventando perché fanno sembrare che la tecnologia sia già pronta. Dopo aver trascurato la tecnologia per 30 anni, non possiamo semplicemente dire che ci sono aziende che sanno come farlo e tutto ciò che dobbiamo fare è spingerlo avanti. Dobbiamo presumere che questa sia una tecnologia nascente.
Climeworks è la più grande azienda che effettua la cattura diretta commercialmente e vende CO2 a da $ 500 a $ 1,000 per tonnellata. È troppo costoso. D'altra parte, a $ 50 per tonnellata, il mondo potrebbe farlo. Penso che possiamo arrivarci.
Gli Stati Uniti consumano circa 7 milioni di tonnellate di CO2 all'anno commerciante di CO2 – pensa che bevande gassate, estintori, silos per cereali lo utilizzino per controllare la polvere di grano, che è un rischio di esplosione. Il prezzo medio è di $ 60- $ 150. Quindi al di sotto di $ 100 hai un mercato.
Ciò di cui hai veramente bisogno è un quadro normativo che dica che chiediamo che la CO2 venga messa da parte, e quindi il mercato passerà dall'acquisizione di kilotoni di CO2 oggi alla cattura di gigatonnellate di CO2.
Dove vedi questa tecnologia andare tra 10 anni?
Vedo un mondo che abbandona i combustibili fossili, probabilmente gradualmente, ma ha il mandato di catturare e immagazzinare tutta la CO2 a lungo termine.
La nostra raccomandazione è che quando il carbonio esce dal terreno, dovrebbe essere abbinato a una rimozione uguale. Se produci 1 tonnellata di carbonio associato a carbone, petrolio o gas, devi metterne via 1 tonnellata. Non deve essere la stessa tonnellata, ma ci deve essere un certificato di sequestro questo assicura che sia stato messo via e che debba durare più di 100 anni. Se tutto il carbonio è certificato dal momento in cui esce dal terreno, è più difficile imbrogliare il sistema.
Una grande incognita è quanto l'industria e la società spingeranno per diventare carbon neutral. È incoraggiante vedere aziende come Microsoft ed Stripe acquista crediti di carbonio e certificati per rimuovere CO2 e disposti a pagare prezzi abbastanza alti.
La nuova tecnologia può impiegare un decennio o due per penetrare, ma se c'è l'attrazione economica, le cose possono andare velocemente. Il primo jet commerciale era disponibile nel 1951. Nel 1965 erano onnipresenti.
Circa l'autore
Klaus Lackner, Professore di Ingegneria e Direttore del Center for Negative Carbon Emissions, Arizona State University
Questo articolo è ripubblicato da The Conversation sotto una licenza Creative Commons. Leggi il articolo originale.
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