Il ruolo della tecnologia nella mitigazione delle emissioni di CO₂

L’acronimo CDR (Carbon Dioxide Removal) si riferisce a tutta una serie di possibili tecnologie (CCS, CCU, DAC, BECC) per ridurre attivamente le emissioni e integrare le azioni intraprese a valle e le soluzioni naturali. Per chiarire questi concetti, abbiamo intervistato Tilly Undi. Autrice di una tesi di dottorato sulla cattura e lo stoccaggio della CO₂, ha iniziato la sua carriera ingegneristica internazionale nel settore energetico, specializzandosi poi nello sviluppo di attività rinnovabili e low-carbon. Oggi è esperta del settore energetico, della transizione e della neutralità carbonica.

The European Scientist: Quali sono le soluzioni per la rimozione dell’anidride carbonica (CDR) e quale ruolo possono svolgere nel raggiungimento della neutralità carbonica?

Tilly Undi: Per raggiungere la neutralità carbonica è fondamentale rivedere i nostri sistemi di produzione e consumo integrando sistematicamente gli impatti ambientali e sociali. Per quanto riguarda i gas serra, ciò comporta l’attuazione di misure per evitare e ridurre le emissioni, a valle delle quali potrebbero esserci ancora emissioni “residue” da affrontare. Ad esempio, la CO₂ sarebbe ancora presente nei flussi di acciaierie e cementifici, anche dopo l’attuazione di misure di efficienza e la sostituzione dei combustibili fossili con elettricità proveniente da energie rinnovabili. A causa della difficoltà di eliminare le emissioni in questi settori, come nel trasporto aereo e marittimo, essi vengono definiti “industrie difficili da abbattere”. Inoltre, per affrontare il cambiamento climatico, è necessario agire sulla riduzione delle emissioni del passato che si sono accumulate e continuano ad accumularsi nell’atmosfera, a un ritmo accelerato dall’era industriale.

Le tecnologie di rimozione dell’anidride carbonica (CDR) sono particolarmente necessarie per eliminare le emissioni residue o storiche.

Queste includono soluzioni naturali, come la creazione, la conservazione e il ripristino di pozzi naturali di carbonio (foreste, mangrovie, suoli, torbiere, ecosistemi), nonché una maggiore alcalinizzazione degli oceani, una maggiore alterazione delle rocce e la produzione di biochar (materiale carbonioso ottenuto attraverso la pirolisi di biomassa, sia di origine animale che vegetale – NdT).

Visto il limitato e sempre più ridotto potenziale naturale dovuto ai cambiamenti climatici e al conseguente indebolimento degli equilibri naturali, sono state sviluppate anche soluzioni tecnologiche:

• Cattura e sequestro del carbonio (CCS), che consiste nel catturare la CO₂ prima che raggiunga l’atmosfera e nel sequestrarla in modo permanente in serbatoi geologici onshore o offshore;
• Cattura e utilizzo del carbonio (CCU), che prevede il riutilizzo della CO₂ catturata in modo circolare;
• Cattura diretta dell’aria (DAC), che ha l’obiettivo di ridurre la CO₂ presente nell’atmosfera creando emissioni negative per compensare le emissioni residue e storiche;
• Bioenergia con cattura e stoccaggio del carbonio (BECCS), che recupera CO₂ dalla combustione della biomassa, rendendo il processo negativo per le emissioni se associato al sequestro geologico permanente (BECCS).

TES: Quali sono i principali limiti tecnologici?

T.U.: Per le soluzioni naturali, è difficile quantificare e monitorare il potenziale di sequestro della CO₂. Di conseguenza, può essere difficile valutare e verificare il suo effettivo contributo agli obiettivi climatici. Ad esempio, per quanto riguarda la mitigazione degli alberi in termini di impatto di CO2, può variare a seconda della tipologia, dell’età, dello stato di salute, delle condizioni climatiche e, in generale, dei fattori ambientali. Attualmente, non esiste una metodologia comune che consenta di misurare empiricamente la quantità di CO₂ che viene sequestrata, l’efficienza della sua cattura e la durata nel tempo. Pertanto, una più ampia diffusione di soluzioni basate sulla natura dipende dal miglioramento della nostra comprensione dei meccanismi di sequestro e del modo in cui interagiscono con il nostro ambiente in evoluzione.

D’altra parte, le soluzioni tecnologiche richiedono ancora una notevole quantità di energia, in particolare per il DAC. Per questo motivo, questa soluzione è stata implementata in aree in cui le energie rinnovabili sono abbondanti (come l’Islanda, grazie all’energia geotermica) o in paesi che hanno implementato sussidi per mitigare i costi significativi associati (come gli Stati Uniti, grazie all’Inflation Reduction Act). I costi rimangono un ostacolo anche per la diffusione della CCU e della CCS, soprattutto fino a quando non ci sarà un prezzo della CO₂ sufficientemente alto da giustificare investimenti in questo settore, o una valorizzazione finanziaria (premio) per i prodotti caratterizzati da una ridotta impronta di carbonio.

I modelli economici dei progetti attualmente in fase di sviluppo si basano su ambienti sovvenzionati, in alternativa a una carbon tax, e spesso mirano a decarbonizzare industrie che altrimenti sarebbero penalizzate, ai sensi dell’Accordo di Parigi, a causa delle loro emissioni residue. Infine, tutte le soluzioni che consistono nello stoccaggio permanente della CO₂ possono essere implementate se vengono individuati giacimenti geologici che si rivelano idonei a questo scopo. Le aziende coinvolte in progetti di sequestro sono tenute a garantire una corretta iniezione, dissoluzione (o mineralizzazione) di CO₂, nonché l’assenza di migrazione e fuoriuscita del gas serra, per diversi decenni, sulla base di un programma di monitoraggio, rendicontazione e verifica concordato con le autorità.

TES: Quali sono gli attuali volumi iniettati a livello mondiale e quali sono gli obiettivi per raggiungere la neutralità carbonica entro il 2050?

T.U.: Nel suo rapporto del 2022, l’IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change) indica che, per limitare il riscaldamento globale al di sotto dei 2°C, è necessario rimuovere da 5 a 16 miliardi di tonnellate di CO₂ all’anno entro la seconda metà del 21° secolo. L’ultimo World Energy Outlook dell’Agenzia Internazionale dell’Energia (IEA) indica un fabbisogno di DAC e BECCS di 0,6 miliardi di tonnellate di CO₂ prima del 2035 e di 1,7 miliardi di tonnellate di CO₂ prima del 2050. Inoltre, lo scenario che mira a un aumento della temperatura di 1,5°C, ipotizza che circa il 10% di tutti i sistemi di produzione di bioenergia sarà dotato di BECCS.

Per quanto riguarda la CCS, l’IEA rileva un recente aumento dei progetti in tutto il mondo (ora implementati in più di 45 paesi). Il numero di progetti è triplicato nel 2021 e raddoppiato nel gennaio 2022, il che significa che da gennaio 2022 sono stati sviluppati oltre 100 progetti. Tuttavia, solo il 5% di questi ha ricevuto l’approvazione finanziaria. Siamo lontani dall’obiettivo di catturare 1 miliardo di tonnellate di CO₂ prima del 2030 e 6 miliardi di tonnellate di CO₂ all’anno prima del 2050 (il 90% delle quali è geologicamente sequestrato). »

TES: Ci sono progetti CC(U)S esistenti o futuri in Europa oggi?

T.U.: Alla fine del 2023, c’erano 101 progetti CCUS commerciali in tutto il mondo in fase operativa, che catturavano 54 milioni di tonnellate di CO₂ all’anno. Sono 663 i progetti in cantiere con un avvio previsto entro il 2032, catturando oltre 678 milioni di tonnellate di CO₂ all’anno, principalmente negli Stati Uniti e in Europa e con un rapido aumento dei progetti nella regione Asia Pacifico.

Il Nord Europa è tra i pionieri della CCS. Anche i Paesi Bassi sono stati un precursore. Come la Norvegia, è un paese produttore di petrolio e gas, caratterizzato da giacimenti quasi esauriti e, come tale, sono buoni candidati per lo stoccaggio di CO₂. Allo stesso modo, la Danimarca, con il suo progetto Bifrost, punta a diventare un attore chiave nella decarbonizzazione dell’industria europea.

L’Europa meridionale, soggetta agli stessi vincoli normativi (e alle relative restrizioni sulle emissioni) del resto d’Europa, è alla ricerca di siti di stoccaggio idonei vicino ai suoi hub (concentrazione di emettitori) ma si scontra con una maggiore riluttanza, sia in termini di sostegno governativo che in termini di accettabilità sociale. Secondo un rapporto pubblicato a marzo, la Francia potrebbe rimuovere 76 milioni di tonnellate di CO₂ equivalente all’anno entro il 2050. La sua strategia CCUS dovrebbe essere presentata dal governo prima dell’estate, evidenziando la necessità di sviluppare le infrastrutture di trasporto e stoccaggio entro il 2030 e il 2050. La sua versione finale dovrebbe integrare anche il concetto di emissioni negative. Tuttavia, nel novembre 2023, l’Alto Consiglio per il Clima ha stimato che l’uso di BECCS e DAC “deve per ora essere limitato al suo contributo minimo necessario” in modo che queste tecnologie siano considerate “come una soluzione di ultima istanza per raggiungere la neutralità carbonica”.

Per quanto riguarda la CCU, secondo CO₂ value Europe, questa soluzione potrebbe contribuire all’ambizione di neutralità carbonica dell’Europa dell’8% e ridurre le emissioni di gas serra di almeno il 20%, valorizzando la CO₂ per l’industria chimica (11%), la produzione di combustibili sintetici (7%) o l’integrazione nei materiali da costruzione (2%). Diversi progetti mirano a contribuire alla decarbonizzazione del trasporto marittimo e dell’aviazione, ma la disponibilità di elettricità a basse emissioni di carbonio, la domanda di acqua, la disponibilità di minerali e materiali non rinnovabili, nonché la mancanza di incentivi normativi ed economici, limitano ancora la diffusione della CCU su larga scala.

Fonte: European Scientist