Migliorare la cattura del carbonio potrebbe ridurre le emissioni
Le tecniche sono concepite per catturare i gas serra come l'anidride carbonica e metano dalla combustione o dall'estrazione di combustibili fossili prima che possano causare danni al clima.
Tecniche di cattura del carbonio sono da tempo considerate un buon passo avanti nella lotta contro il cambiamento climatico, perché rendono gli impianti esistenti più ecologici, mentre la ricerca continua sulle fonti di energia rinnovabili.
Secondo l'Agenzia internazionale per l'energia, la cattura del carbonio è uno dei modi più economici per ridurre le emissioni di gas a effetto serra in modo da impedire un aumento delle temperature globali di 2°C. Tale aumento di temperatura è la soglia oltre la quale sono ampiamente previste conseguenze drammatiche sotto forma di aumento dei disastri naturali.
L'Unione Europea, che si è impegnata a ridurre le emissioni di gas a effetto serra di almeno un quinto rispetto al 1990 entro il 2020, ha incoraggiato la diffusione della cattura del carbonio. La direttiva Europea sulla cattura e Stoccaggio del Carbonio (CCS), ha stabilito le linee guida per lo stoccaggio geologico sicuro del biossido di carbonio, e milioni di euro vengono investiti nella ricerca scientifica per trovare le migliori tecnologie.
L'idea principale dietro la cattura del carbonio è quello di pulire i gas di scarico provenienti dalle centrali elettriche e dalle industrie pesanti, eliminando l'anidride carbonica. Il trucco è quello di trovare tecnologie che estraggono l'anidride carbonica, e che rispettano l'ambiente durante la produzione e l'uso.
Lo scorso anno, gli scienziati che lavorano al progetto COORDSPACE del 7° Programma Quadro, che ha ricevuto una sovvenzione di ricerca dal Consiglio Europeo di 2.5 milioni di euro e condotto dal Prof. Martin Schröder, ha svelato un nuovo materiale poroso che può essere utile allo scopo. Il materiale, chiamato NOTT-300, contiene gruppi ossidrilici che si legano sia a biossido di carbonio che a biossido di zolfo, un altro gas nocivo che provoca le piogge acide. I ricercatori hanno utilizzato un difetto strutturale unico del materiale originale per creare uno “scheletro organicometallico” che agisce come una spugna, permettendo all’anidride carbonica di essere assorbita e intrappolata nei nanopori del materiale, mentre altri gas come metano, idrogeno e azoto li attraversano. I ricercatori dovranno dimostrare che i materiali porosi come NOTT-300 possono essere prodotti in quantità sufficiente a coprire i condotti di scarico.
Non è una sfida, però, per un altro progetto del 7° Programma Quadro chiamato IoLiCAP, che mira semplicemente a riempire il camino di scarico con pezzi di tubo da cospargere con un solvente che cattura il carbonio. In questo processo, l'anidride carbonica reagisce con il solvente intorno alle parti del tubo quando i gas di scarico salgono lungo la canna fumaria. Successivamente, il solvente può essere raccolto e riscaldato per rilasciare l'anidride carbonica in una posizione sicura. Il progetto IoLiCAP sta attualmente indagando solventi composti da liquidi ionizzabili in sostituzione delle ammine che sono state utilizzate finora. I liquidi ionizzabili sono noti per avere una solubilità elevata per anidride carbonica e, a differenza delle ammine, non evaporano facilmente o corrodono parti di lavoro. Purtroppo la maggior parte di tali liquidi sono costosi, e sono troppo viscosi per ricoprire i tubi in modo uniforme. “La nostra sfida principale è di progettare nuovi liquidi a partire da materie prime a buon mercato, e per poterli usare in soluzione con acqua per superare il problema della elevata viscosità” ha detto il coordinatore del progetto George Romanos, del Centro Nazionale per la Ricerca Scientifica “Democrito” ad Atene, in Grecia. Dopo quasi due anni da quando è iniziato IoLiCAP, Romanos e i suoi colleghi hanno sviluppato una miscela di liquidi ionizzabili e ammine che si comporta come il solvente contenente solo ammine. Romanos dice che i test su tossicità e corrosione sono “molto promettenti”.
COORDSPACE e IoLiCAP sono entrambi metodi di cattura del carbonio per incorporazione in industrie esistenti che bruciano combustibili fossili. Ma altri progetti del 7° Programma Quadro stanno cercando di cambiare il processo stesso di combustione. Il progetto SUCCESS, per esempio, sta esplorando una tecnica nota come “chemical looping”, nella quale i combustibili fossili vengono bruciati con un ossido metallico piuttosto che in ossigeno gassoso o in aria. La reazione genera anidride carbonica e vapore, ma il processo non produce altri gas come gli ossidi di azoto, e l'anidride carbonica può essere molto più facilmente catturata condensando il vapore dai fumi della combustione. La ricerca ha già dimostrato che il chemical looping è efficace su piccole scale con produzione di 140 kilowatt di energia, per cui il progetto SUCCESS ha come obiettivo di sviluppare la tecnica per più grandi dimensioni con produzione di 10 megawatt di energia. “Una dimostrazione di questo tipo avrà bisogno di tonnellate di materiale vettore di ossigeno (cioè ossido metallico)”, ha detto il coordinatore del progetto Stefan Penthor dell'Università della Tecnologia di Vienna in Austria. SUCCESS è iniziato solo nel settembre 2013, ma ha avuto 7.1 milioni di euro di finanziamento da parte dell'UE e un bilancio complessivo di 9.9 milioni di euro per rendere il chemical looping fattibile su larga scala. Penthor ha detto che le due sfide saranno sulla scelta delle materie prime per il materiale vettore di ossigeno, e nella progettazione di nuovi reattori per la combustione alternativa.
Nel frattempo, alcuni progetti del 7° Programma Quadro vertono sul problema del metano che è 21 volte più potente come gas serra. Lanciato nel 2008, il progetto CoMeth sta aiutando a raccogliere il metano rilasciato durante l'estrazione del carbone per usarlo in loco come combustibile. Normalmente, le società minerarie liberano il metano in atmosfera perché è troppo diluito da sfruttare come combustibile. In risposta, CoMeth ha sviluppato la tecnologia per concentrare il metano in sicurezza in loco, e, presentandolo come un effetto di risparmio economico alle compagnie minerarie, le aiutano a utilizzare tale tecnologia.
L’estrazione di carbone oggi avviene in Europa orientale, e il progetto CoMeth ha visto la sua tecnologia cattura-metano ripresa in siti in Russia e Polonia, secondo Clemens Backhau, leader del progetto tecnico presso l'Istituto Fraunhofer per l'Ambiente, la Sicurezza, e le Tecnologie Energetiche UMSICHT in Oberhausen, Germania. “Ha senso catturare e utilizzare questo gas”, ha detto.
Ulteriori approfondimenti al link:
horizon-magazine.eu/article/improved-carbon-capture-could-cut-emissions_en.html
