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Cattura CO2 post combustione: nuove tecnologie e applicazioni

Le ciminiere di una fabbrica in Polonia
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Attraverso la direttiva direttiva 2009/31/CE dell’Unione Europea, recepita in Italia con il D.Lgs 162/2011 le istituzioni comunitarie hanno finalmente deciso di attivarsi in maniera concreta per poter catturare e stoccare l’anidride carbonica (o CO2). L’obiettivo è ovvio: limitare, per quanto possibile, le già ingenti emissioni di gas inquinanti nell’atmosfera, causa del riscaldamento globale e, di conseguenza, di pericolosissime modifiche climatiche che rischiano di accompagnarci per gli anni avvenire.

A proposito, basta pensare che prima dell’avvento della Rivoluzione Industriale, la presenza di biossido di carbonio (CO2) nell’atmosfera si attestava a 260 parti per milione (ppm). Al giorno d’oggi, questa concentrazione ha superato i 400 ppm, segnando un continuo incremento.

Ebbene, proprio di recente, la comunità scientifica si è attivata per cercare delle possibili soluzioni in questo senso, sviluppando tecnologie innovative per la cattura e lo stoccaggio di questo gas serra. Vediamo dunque quali risultati sono stati raggiunti fino a questo punto.

Indice

Perché è importante catturare la co2 post combustione

Come funziona il processo di cattura di Co2

La tecnologia di cattura post combustione

Perché è importante catturare la CO2

Per affrontare l’enorme sfida rappresentata dai cambiamenti climatici globali, correlati all’aumento dei gas serra nell’atmosfera, le politiche energetiche dei Paesi più industrializzati si dovrebbero basare su tre pilastri fondamentali:

  1. L’aumento dell’uso di fonti rinnovabili e miglioramento dell’efficienza energetica attraverso l’innovazione.
  2. La diffusione del risparmio energetico in tutti i settori, incorporando cicli termodinamici avanzati e adottando materiali innovativi.
  3. La riduzione progressiva dell’impiego delle fonti fossili, con un costante investimento nella ricerca e dimostrazione di tecnologie all’avanguardia.

Poiché, almeno in tempi ragionevoli, è impossibile sostituire in toto le fonti di energia fossile con altre risorse più green e sostenibili è necessario trovare più rapidamente possibile delle soluzioni e delle alternative che possano in qualche modo andare a “tamponare” il problema. Questo discorso vale soprattutto per il carbone, che ancora oggi è la più importante fonte per la produzione di energia elettrica (nell’Unione Europea genera il 30% di elettricità, negli USA il 50% e in Cina il 75%) ed è quella a maggior intensità di carbonio.

La soluzione ottimale sarebbe dunque l’uso di strumenti in grado di catturare la CO2 post combustione e di stoccarla: l’utilizzo di tali tecnologie di cattura e stoccaggio della CO2 si configura dunque come una scelta imprescindibile per affrontare le sfide dei cambiamenti climatici globali. Per fortuna a livello internazionale sono già molto numerose le iniziative che mirano a potenziare la cooperazione tra nazioni per lo sviluppo e la sperimentazione delle tecnologie CCS (Carbon Capture and Storage) e per stabilire accordi politici in merito ai limiti delle emissioni di CO2. L’Italia stessa, tra l’altro, partecipa attivamente al Carbon Sequestration Leadership Forum (CSLF) e alla piattaforma europea dedicata agli impianti alimentati a combustibili fossili.

Come funziona il processo di cattura della CO2

Ma come si può, concretamente, riuscire a stoccare l’anidride carbonica in modo che non venga dispersa nell’atmosfera? Sono essenzialmente tre le fasi in cui si sviluppa questo processo, e sono le seguenti:

  1. La cattura della CO2: in questa si separa la CO2 dagli impianti di generazione elettrica, nonché da sorgenti industriali o giacimenti di gas naturale. La cattura può avvenire attraverso metodi pre-combustione, che trattano il combustibile fossile prima che avvenga la combustione, o tramite metodi post-combustione, applicati direttamente sui fumi che escono dalle ciminiere. Un’alternativa ce la offre l’uso dei cosiddetti sistemi a ossicombustione, che impiegano ossigeno anziché aria, generando un flusso concentrato di CO2 facilmente separabile dal vapore residuo.
  2. Il trasporto della CO2: la CO2 catturata viene solitamente trasportata attraverso condotte fino al sito di stoccaggio.
  3. Stoccaggio finale: la CO2 viene immagazzinata in modo permanente, utilizzando siti geologici o procedure chimiche.

La tecnologia di cattura post combustione

Vediamo insieme quali sono state le tecnologie che di recente ci hanno permesso di stoccare la Co2 post combustione.
Un’azienda di Poznan in Polonia

I sistemi post-combustione sono certamente quelli sui quali sono stati fatti i passi avanti più importanti, in particolare grazie all’applicazione in settori come l’oil&gas e il trattamento dei gas esausti su scala ridotta. Questi sistemi risultano particolarmente idonei per essere implementati in impianti preesistenti mediante tecnologie “retrofit”, pur richiedendo una verifica preliminare delle disponibilità di spazio, data la necessità di gestire volumi considerevoli. Bisogna comunque ricordare che, purtroppo, essi presentano alcuni difetti significativi: i costi di tali tecnologie sono piuttosto elevati e presentano un’alta penalizzazione energetica dovuta alle operazioni di rigenerazione.

Per quanto riguarda gli aspetti innovativi, sebbene i componenti attuali siano commercialmente disponibili, essi non sono stati ottimizzati specificamente per l’applicazione in impianti CCS. Saranno necessari nuovi studi e miglioramenti per poter ridurre fin da subito le concentrazioni di SOx, NOx e particolato, poiché tali elementi riducono l’efficienza di assorbimento dei solventi, che di solito sono a base di ammine. Inoltre, è fondamentale condurre una dimostrazione su larga scala di questa tecnologia, con un aumento significativo delle dimensioni dell’impianto, fino a 20-50 volte rispetto alle applicazioni attuali (secondo quanto precisano gli esperti Giuseppe Girardi, Antonio Calabrò, Paolo Deiana e Stefano Giammartini di Enea Magazine).

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Alberto Muraro

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