Innovazioni nella cattura del carbonio: trasformare le emissioni in opportunità

Perché abbiamo bisogno della cattura di carbonio

L’Accordo di Parigi è stato un trattato internazionale adottato nel 2015 che ha segnato un significativo impegno globale per affrontare i cambiamenti climatici. L’accordo si proponeva di raggiungere emissioni nette di carbonio pari a zero entro la metà del secolo, limitando il riscaldamento globale a ben meno di 2 (idealmente a 1,5) gradi Celsius rispetto ai livelli preindustriali, e scongiurando così conseguenze climatiche e ambientali potenzialmente catastrofiche.

Purtroppo, i progressi sono stati limitati e le emissioni globali di carbonio rimangono in crescita. Le emissioni globali di CO2 legate all’energia sono cresciute dello 0,9% o di 321 megatoni nel 2022, raggiungendo un nuovo massimo di oltre 36,8 gigatoni.¹

Di fatto, molti scienziati ritengono che il bilancio del carbonio per un aumento della temperatura di 1,5 gradi sarà ben più che superato.

Perché? Il fatto è che molti dei significativi interventi politici necessari per limitare le emissioni di carbonio a livello globale sono stati scartati per motivi economici. Per i politici è invece più facile imboccare la strada della minor resistenza e puntare sui futuri progressi tecnologici che risolveranno il problema del cambiamento climatico.

Ma questi progressi tecnologici esistono? Come dice il proverbio, prevenire è meglio che curare, ma se i nostri sforzi per prevenire le emissioni si stanno rivelando inefficaci, forse ci sono altri modi per ridurre l’emissione di anidride carbonica nell’atmosfera. La cattura del carbonio è una di queste tecnologie.

Il carbonio catturato può essere immagazzinato e persino utilizzato nei processi industriali

La CO2 catturata può essere stoccata nel sottosuolo in formazioni geologiche. Il metodo commerciale più diffuso consiste nel trasformare il carbonio catturato in fluido supercritico e stoccarlo nel terreno. Può anche essere iniettato in formazioni profonde sotto la terra. In alternativa, può essere utilizzato per una serie di processi industriali, come la coltivazione delle alghe. In questo caso, la CO2 catturata viene utilizzata per promuovere la crescita di alghe che possono poi essere trasformate in biocarburanti, mangimi per animali o altri prodotti di alto valore.

La cattura del carbonio alla fonte è una tecnologia collaudata e funzionante

La cattura del carbonio a livello puntuale, installata nelle centrali elettriche a carbone, è una tecnologia altamente praticabile. Quasi tutte le applicazioni riusciranno a catturare circa l’85-90% del carbonio e alcune anche di più. Tuttavia, quando il tasso di cattura si avvicina al 100%, i costi marginali aumentano in modo sostanziale, per cui l’efficacia complessiva è un compromesso economico.²

Questi alti tassi di cattura sono dovuti alla concentrazione di carbonio nelle emissioni delle fabbriche, motivo per cui la tecnologia alla fonte è così efficace. Purtroppo, è vero il contrario quando si tratta di rimuovere il carbonio direttamente dall’aria. La concentrazione media globale di CO2 nell’atmosfera è di circa 415 parti per milione. Ciò significa che per ogni milione di molecole d’aria, circa 415 sono molecole di CO2. In confronto, i gas di combustione dei combustibili fossili possono avere concentrazioni di CO2 che vanno da pochi punti percentuali a oltre il 15% in volume, il che si traduce in decine di migliaia di ppm.³ Il carbonio è quindi molto più diluito nell’aria rispetto a quello proveniente da un impianto di gas naturale, il che significa che è molto più difficile (e costoso) catturarlo.

La cattura del carbonio sta già avendo un impatto

Secondo un rapporto del Global Carbon Capture and Storage (“CCS”) Institute, ogni anno vengono catturati e interrati circa 40 milioni di tonnellate di carbonio. Nel 2022, 61 nuovi impianti sono stati aggiunti alla pipeline di progetti, portando il numero totale di progetti CCS operativi a circa 30. Al momento della pubblicazione del rapporto, vi erano altri 11 impianti in costruzione e oltre 153 in fase di sviluppo.⁴

La tecnologia di cattura del carbonio ha tardato a prendere piede a causa dei costi elevati e dell’assenza di driver economici. Attualmente, è molto più conveniente inquinare con la CO2 che catturarla e stoccarla. Gli sforzi compiuti dai politici per ridurre le emissioni di gas serra, come i crediti di carbonio, sebbene animati da buone intenzioni, si sono rivelati in qualche modo inefficaci, poiché si basano sulla compensazione delle emissioni piuttosto che sulla loro riduzione alla fonte. Inoltre, bisogna considerare le sfide della verifica e del monitoraggio delle compensazioni, che sono complesse e soggette a falle.

La cattura del carbonio sta diventando sempre più competitiva dal punto di vista dei costi

Secondo l’Agenzia Internazionale dell’Energia (IEA), il costo della CCS dovrebbe ridursi dal 30% al 50% entro il 2030.⁵

Ciò renderebbe la CCS competitiva dal punto di vista dei costi rispetto ad altre opzioni energetiche a basse emissioni di carbonio, come l’energia eolica e solare. L’innovazione e la conseguente riduzione dei costi a cui abbiamo assistito finora sono state in gran parte il risultato di investimenti significativi nella ricerca e nello sviluppo, nonché di un sostegno governativo come il carbon pricing, i sussidi e le agevolazioni fiscali.

• • Nel 2022, gli Stati Uniti hanno introdotto iniziative significative per accelerare lo sviluppo dei progetti CCS. Tra queste, i nuovi finanziamenti previsti dall’Infrastructure Investment and Jobs Act del 2021 e gli aggiustamenti favorevoli ai crediti d’imposta CCS previsti dall’Inflation Reduction Act (“IRA”) del 2022. L’IRA introduce miglioramenti al regime di credito fiscale 45Q negli Stati Uniti, a diretto vantaggio delle tecnologie di cattura del carbonio. La legge aumenta il valore e la disponibilità dei crediti d’imposta per i progetti CCS adeguando gli importi dei crediti all’inflazione. Ciò contribuisce a incentivare e sostenere gli investimenti nelle tecnologie e nelle infrastrutture di cattura del carbonio, fornendo incentivi finanziari e riducendo il costo complessivo dell’attuazione dei progetti di cattura del carbonio. Migliorando il regime di crediti d’imposta 45Q, l’IRA ha affrontato uno dei principali ostacoli all’implementazione diffusa: il costo.
  • L’Unione Europea ha lanciato il Net Zero Industry Act nel marzo 2023, con l’obiettivo di un’iniezione annuale di 50 milioni di tonnellate di CO2 entro il 2030. Hanno anche semplificato i processi di autorizzazione per la CCS. In particolare, la fase pilota del Progetto Greensand in Danimarca è diventata operativa nel marzo 2023. Questo progetto prevede il trasporto di CO2 dal Belgio per essere stoccata in un giacimento petrolifero esaurito nel Mare del Nord danese.⁶
  • A dimostrazione dell’impegno, il Regno Unito ha stanziato 20 miliardi di sterline nel suo bilancio di primavera 2023 per far avanzare i progetti CCS in fase iniziale.⁷
  • L’Indonesia ha raggiunto un traguardo significativo finalizzando il proprio quadro giuridico e normativo per le CCS nel marzo 2023, costituendo un esempio per la regione e stabilendo una solida base per le attività CCS.⁸
  • In Cina, tre nuovi progetti di CCS sono entrati in funzione nel 2023, favorendo l’impegno del Paese nella tecnologia CCS. Nel frattempo, il Giappone ha compiuto passi avanti verso la commercializzazione, selezionando sette progetti candidati per il sostegno.⁹

Il finanziamento della ricerca e dello sviluppo e le politiche di sostegno sono importanti fattori di innovazione, economie di scala e riduzione dei costi. Tutte queste azioni dimostrano anche il crescente riconoscimento globale della CCS come strumento vitale per affrontare le emissioni di carbonio e progredire verso pratiche energetiche più sostenibili.

Caso studio: Aker Carbon Capture ASA

Aker Carbon Capture ASA (“Aker”) è un’azienda norvegese che si occupa di sviluppare e fornire soluzioni CCS. È una filiale del gruppo Aker, un’importante società di investimenti industriali in Norvegia.

La Norvegia ha dimostrato un notevole sostegno alla tecnologia CCS, creando un ambiente fertile per la crescita di aziende come Aker. Lo stanziamento di fondi da parte del governo norvegese per la ricerca e lo sviluppo della CCS e l’avvio di progetti come il progetto Longship ne sottolineano l’impegno. Questo progetto prevede la cattura delle emissioni industriali di CO2 e il loro trasporto per lo stoccaggio sotto il Mare del Nord.

Aker mira a sostenere la transizione verso un’economia a basse emissioni di carbonio aiutando le industrie a ridurre le emissioni di gas serra. I sistemi di cattura del carbonio point-source di Aker possono essere integrati in diversi impianti industriali, come impianti di cemento e di termovalorizzazione, raffinerie e impianti di produzione di idrogeno.

Un progetto chiave prevede una partnership con il produttore di cemento norvegese Heidelberg Norge. Aker sta sviluppando un impianto su scala reale per la cattura, il condizionamento, la compressione, l’integrazione del calore, lo stoccaggio intermedio e il carico di carbonio per un cementificio a Brevik (Norvegia). La capacità dell’impianto di cattura del carbonio corrisponde a circa la metà delle emissioni annuali di CO₂ dell’impianto di Brevik. Il CO₂ sarà catturato dai fumi del forno da cemento utilizzando il calore di scarto recuperato dalla cementeria e dall’impianto di compressione del CO₂ attraverso una tecnologia proprietaria di integrazione del calore.¹⁰

Aker si concentra anche sull’utilizzo e sullo stoccaggio della CO2 catturata. Esplora le opportunità di riutilizzo della CO2 in varie applicazioni, come la produzione di carburanti sostenibili, prodotti chimici e materiali da costruzione. Inoltre, l’azienda lavora allo sviluppo di soluzioni di stoccaggio sicure e permanenti per la CO2, assicurando che le emissioni catturate siano immagazzinate in modo sicuro nel sottosuolo per impedirne il rilascio nell’atmosfera.

Fornendo soluzioni CCS complete, Aker mira ad aiutare le industrie a raggiungere gli obiettivi di riduzione delle emissioni e a contribuire agli sforzi globali per combattere il cambiamento climatico. Le sue tecnologie e la sua esperienza nella cattura e nello stoccaggio del carbonio supportano la decarbonizzazione dei processi industriali, consentendo una transizione sostenibile verso un futuro a basse emissioni di carbonio.