• Articolo , 1 aprile 2011
  • Il carbonio in scatola

  • Il CCS sarà davvero l’arma più potente per combattere i cambiamenti climatici? A che punto siamo e quali sono le controindicazioni? A poco tempo dall’inaugurazione del primo impianto italiano facciamo il punto su questa innovativa tecnologia

Lo sviluppo industriale della nostra civiltà negli ultimi secoli ha sconvolto il delicato ciclo naturale del carbonio, prima del 1850 infatti e fino ad oltre 10.000 anni fa (alla fine dell’ultima era glaciale) le interazioni tra l’atmosfera, la biosfera ed gli oceani hanno mantenuto un livello costante di CO2 di circa 280 ppm (Parti per milioni) paragonabili allo 0,028%, e solo negli ultimi decenni questo ha visto un vertiginoso aumento arrivando fino all’attuale concentrazione di quasi 400 ppm. L’umanità non è mai vissuta in questa composizione atmosferica che si avvicina sempre di più a quella che oltre 3 milioni di anni fa in pieno Pliocene caratterizzava un pianeta di 3° più caldo, senza calotte polari e con vegetazioni che ricoprivano intere regioni dell’Antartide. La grande complessità del sistema terrestre associato all’inerzia dei lungi periodi di risposta desta grande preoccupazioni per gli esperti che chiedono ai governi di rispettare il limite dei 450 ppm, un punto di non ritorno oltre il quale nemmeno loro conoscono le conseguenze che i meccanismi di retroazioni positivi innescati rischiano di causare.
Agire ora prima che il cambiamento climatico si trasformi una concatena cause-effetto di eventi geologici e climatici fuori controllo, è doveroso e imperativo nelle agende governative mondiali. Abbiamo costruito una società che funzione a carbone e petrolio su un pianeta dove tutto da sempre ha funzionato con il sole, cosi non può andare avanti. In ogni caso il cambiamento è inevitabile, ma molto difficile , prima lo si compie e minori saranno le conseguenze della sua conversione sia sulla società che sull’ambiente.

*Attualizzazione* La tecnologia del CCS (Carbon Capture and Storage) sviluppata dalle stesse compagnie petrolifere per aumentare produttività e longevità dei loro giacimenti, risulta oggi essere un’importante arma per limitare le inarrestabili emissioni di CO2. Non una soluzione definitiva, ma uno strumento per rendere meno traumatico il passaggio ad un nuovo sistema energetico globale dandoci il tempo di sviluppare nuove tecnologie o per renderle economicamente convenienti quelle già esistenti. Lo scopo è quello di creare un ciclo di carbonio chiuso per la produzione di energia , e consiste nel rimettere nel sottosuolo il carbonio sotto forma di CO2 che prima era stato estratto come petrolio e carbone.

Un procedimento sicuro affidabile come testimoniano i numerosi giacimenti naturali di CO2 geologicamente stabili per migliaia di anni nel mondo, fino alla cristallizzazione del carbonio sotto forma di carbonato di calcio , forma che lo rende stabile nella roccia.

Per essere operativo il CCS ha bisogno di determinate caratteristiche geologiche che il sito di stoccaggio deve soddisfare. Le rocce “serbatoio” esistono in tutto il mondo e la loro capacità complessiva è più che sufficiente per dare con grande contributo all’abbattimento delle emissioni di questo gas, che è il più importante gas serra prodotto dalle attività umane.

*Come funziona il CCS* La tecnologia del CCS non è un’ulteriore intromissione delle attività umane sui cicli naturali della Terra, ma anzi un modo per porvi rimedio, riproducendo artificialmente e molto più rapidamente un naturale processo che avviene sul nostro pianeta da miliardi di anni, e che anzi lo aiuta a restare abitabile.

Infatti il ciclo del carbonio che caratterizza i processi geofisici terrestri ha impedito che un continuo e costante accumulo di CO2 in atmosfera dovuto alla naturale attività vulcanica abbia creato un effetto serra a valanga simile a quello che oggi possiamo vedere su Venere, e che al contrario un suo accumulo eccessivo nella litosfera operato da organismi viventi e processi geochimici lo abbia depotenzializzato rendendo il pianeta troppo freddo per mantenere acqua liquida in superficie, un destino che invece è toccato a Marte.

Un meccanismo di continuo riciclaggio unico nel sistema solare che è stato fondamentale per mantenere costanti sulla Terra le condizioni adatte allo sviluppo ed evoluzione della vita per miliardi di anni.

La CO2 è il più importante gas serra prodotto dalle attività antropiche, ad oggi l’umanità immette in atmosfera *circa 30 miliardi di tonnellate all’anno*, corrispondenti a 8,1 Gt di carbonio di cui *6,5 sono di origine fossile*, ovvero carbonio che è stato relegato milioni di anni fa nel sottosuolo dai processi geologici, e che ora viene rimesso nel complesso sistema interattivo di biosfera, atmosfera ed oceani, alternandone l’attuale equilibrio naturale.

Nuovo carbonio che ogni anno si aggiunge al bilancio naturale con un effetto cumulativo che già oggi fa sentire i suoi effetti. La tecnica del CCS prevede invece la possibilità di poter utilizzare l’energia fornita dai depositi fossili a condizione di rimettere nel sottosuolo il carbonio fossile sotto forma di CO2 liquefatta ad 80 atmosfere che sotto determinate condizioni di pressione e di conformazione geologica può essere stoccato a tempo indeterminato. Un tentativo di utilizzare fonti fossili a cui la nostra società e ancora oggi molto dipendente senza alterare il naturale ciclo del carbonio da cui dipende la salute della biosfera. Non è certo la soluzione definitiva, ma un modo per guadagnare tempo necessario per una completa conversione rinnovabile del sistema energetico mondiale.

Il confinamento di un volatile nel sottosuolo prevede specifiche conformazioni geologiche che si possono ritrovare nei giacimenti esauriti di Gas Naturale, negli Acquiferi salini, e nei giacimenti profondi di carbone. Le caratteristiche che accomunano questi siti, sono la presenza di una roccia serbatoio caratterizzata da presenza di acqua, fratture ed alta porosità, e la presenza di un vincolo impermeabile verso l’alto costituito da formazioni prevalentemente argillose con almeno 800 m di spessore, questa è la descrizione di un tipico ambiente da bacino sedimentario. Il sito deve essere geologicamente stabile sia dal punto di vista sismico che vulcanico in modo da ridurre al minimo il rischio di eventi che possano causare la fuoriuscita della CO2 verso la superfici, nell’arco di tempo molto lungo (migliaia di anni) il gas reagirà con i Sali disciolti nell’acqua precipitando sotto forma di minerali prevalentemente di calcite.

Attualmente esistono tre metodologie di cattura della CO2 (con lo scopo di ottenere un flusso di CO2 che sia il più puro possibile):

* *post-combustione:* la CO2 viene catturata dopo che il combustibile è stato bruciato, tramite solventi chimici, richiede grandi dispendi energetici;
* *pre-combustione:* Il combustibile non viene bruciato direttamente, ma viene prime immesso in un gassificatore, dove reagisce con ossigeno e vapore per formare il cosiddetto syngas. Questo, una volta innescato il processo di combustione, produce energia trasformandosi in CO2 e idrogeno. Successivamente la CO2 viene assorbita mediante sistemi fisici che sfruttano le elevate pressioni in gioco. Questa tecnologia è molto promettente per quanto riguarda i costi associati e l’efficienza di rimozione della CO2 (circa 90 %).
* *oxyfuel:* Mentre negli impianti tradizionali la combustione avviene a contatto con l’aria, la oxy-combustione avviene in un’atmosfera costituita quasi completamente da ossigeno. In questo modo i gas combusti prodotti sono costituiti essenzialmente da CO2 e vapore. Quest’ultimo si condensa sotto forma di acqua nel processo di raffreddamento dei fumi, lasciando così un flusso di CO2 di buona purezza senza che siano necessari ulteriori processi di separazione.

Molte formazioni geologiche presenti nei bacini Europei soddisfano i criteri per i siti di stoccaggio, come il mare del Nord, o sulla terra ferma attorno alla catena alpina. Una grande area dell’Europa centrale chiamato bacino Permiano meridionale, ha una grande potenzialità di stoccaggio, e si estenda dall’Inghilterra alla Polonia.