La cattura dell’anidride carbonica proveniente da fonti antropiche potrebbe costituire una soluzione ai problemi ambientali
Dall’inizio della Rivoluzione Industriale, la concentrazione atmosferica dell’anidride carbonica è aumentata del 30% circa, quella del metano è più che raddoppiata e la concentrazione dell’ossido nitroso (N2O) è cresciuta del 15%.
Fonti di anidride carbonica
Nei Paesi più sviluppati, i combustibili fossili utilizzati per:
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- auto e camion
- il riscaldamento negli edifici
- l’alimentazione delle numerose centrali energetiche
sono responsabili in misura del 95% delle emissioni dell’anidride carbonica, del 20% di quelle del metano e del 15% per quanto riguarda l’ossido nitroso (o protossido di azoto).
Svante Arrhenius fu il primo a sostenere nel 1896 che la combustione di combustibili fossili poteva provocare un aumento del riscaldamento globale.
Egli propose una relazione fra la concentrazione di anidride carbonica e la temperatura atmosferica. Stabilì che la temperatura superficiale media della terra è circa 15 gradi C, a causa della capacità di assorbimento delle radiazioni infrarosse del vapore acqueo e dell’anidride carbonica, detto effetto serra naturale.
Arrhenius suggerì che un raddoppio della concentrazione di CO2 porterebbe ad un aumento termico di 5 gradi C. Arrhenius e Thomas Chamberlin stimarono che le attività umane potrebbero scaldare la terra aggiungendo anidride carbonica all’atmosfera.
Riscaldamento globale
L’aumento delle temperature a causa del riscaldamento globale provocato dall’incremento della concentrazione dei gas serra nell’atmosfera può comportare danni all’ecosistema. Il progresso che si farà nella riduzione delle emissioni dei gas serra e della CO2 in particolare determinerà il livello di riscaldamento globale cui andranno incontro le generazioni che verranno. Tuttavia, le azioni intraprese finora a livello internazionale e locale non sono confortanti e la situazione non mostra miglioramenti.
Carbon Capture and Storage
Premesso che sembra molto improbabile che la nostra società smetta di usare combustibili fossili nel prossimo secolo, la possibilità di catturare l’anidride carbonica negli impianti energetici e negli altri processi industriali è diventata una attraente alternativa in anni recenti.
Questo approccio, noto come CCS (Carbon Capture and Storage), potrebbe mitigare il riscaldamento globale catturando la CO2 negli impianti di generazione di energia elettrica a combustibili fossili ed immagazzinandola invece di rilasciarla nell’atmosfera.
L’idea è nata da un decennio ed è concettualmente molto semplice: la CO2 è intercettata e separata dai fumi di scarico, per esempio di una centrale termoelettrica o di una raffineria. Questo processo è detto di “cattura”. Poi la CO2 è compressa fino alla liquefazione e trasportata da un sistema di tubi al sito di sequestro, dove è pompata nel sottosuolo. A partire dagli 800 metri di profondità le condizioni di pressione la mantengono liquida e, scegliendo il sito con le opportune caratteristiche mineralogiche e geologiche, viene intrappolata definitivamente.
Metodi
Le metodologie usate per intrappolare la CO2 sono diverse e i vari gruppi di ricerca che a livello mondiale si stanno adoperando a tal fine ne hanno proposto di diverse. Ad esempio i ricercatori dell’Università di Calgary in Canada hanno progettato e realizzato il prototipo di una torre di aspirazione che preleva dall’aria la CO2. Il processo chimico-termodinamico su cui si basa il progetto sfrutta la reazione:
2 NaOH + CO2 →Na2CO3 + H2O
Tale reazione procede attraverso due stadi:
NaOH + CO2→NaHCO3
NaHCO3 + NaOH →Na2CO3 + H2O
Anche in Italia l’ENEL ha progettato e inaugurato a Brindisi un impianto per la cattura dell’anidride carbonica. La CO2 è separata dai fumi in uscita dalla centrale a carbone con un lavaggio chimico. La CO2 così catturata viene separata mediante rigenerazione del solvente ed è pronta per essere successivamente compressa, trasportata, iniettata e stoccata. I fumi pretrattati vengono immessi in una colonna di assorbimento dove vengono a contatto con la soluzione assorbente di etanolammina e cedono la CO2. La reazione chimica che avviene per la cattura della CO2 è la seguente:
2 NH2CH2CH2OH + CO2 + H2O→(HOCH2CH2NH3)2CO3
L’Agenzia europea dell’ambiente definisce le metodologie di cattura un “sistema cuscinetto” che potrà traghettarci all’economia a basse emissioni. Tali progetti hanno dato buone speranze a quanti sollecitano da tempo un progetto globale per la limitazione dei gas serra che danneggiano il nostro pianeta.
Nuova scoperta
Un nuovo studio del MIT dimostra, tuttavia, che tali metodologie sono troppo onerose rispetto a quelle di bloccare direttamente alla fonte. Herzog, ricercatore del MIT e coautore dello studio, definisce i fornitori delle tecnologie CSS venditori di fumo ritenendo che i costi sono 8 volte maggiori rispetto a quelli che si sosterrebbero se si adoperasse un propulsore. Herzog sostiene infatti che sono sfruttati i desideri di quanti vogliono ridurre i gas serra e rallentare il cambiamento climatico globale senza cambiare stile di vita.
Numerosi studi dimostrano che il costo della cattura di un gas da una miscela dipende dalla sua concentrazione iniziale. Così la rimozione della CO2 dall’aria esterna in cui la sua concentrazione è relativamente bassa rende tale processo molto costoso. Mentre con gli attuali depuratori il costo va dai 50 $ ai 100 $ a tonnellata di CO2 con le nuove metodologie i costi salirebbero a circa 1000 $.
I ricercatori ritengono quindi che potrebbe essere sfruttata la capacità naturale delle piante per estrarre dall’aria tale gas.
Autorevoli scienziati estranei al MIT come Rochelle, professore di ingegneria chimica presso l’Università del Texas, concordano con le ricerche effettuate dagli scienziati del MIT. Come sempre nel campo scientifico vi sono accesi dibattiti e questo non può che costituire uno stimolo al progresso, ma se alcuni scienziati sfruttano la loro credibilità per vendere fumo su un problema così importante questo non può che lasciarci attoniti.