E se fosse possibile aspirare tutti gli inquinanti nocivi dall'aria in modo che non siano così fastidiosi? E se fosse anche possibile riconvertire questi inquinanti atmosferici in combustibili fossili o, eventualmente, biocarburanti ecologici? Perché allora potremmo preoccuparci molto meno dello smog, delle malattie respiratorie e degli effetti che alte concentrazioni di questi gas hanno sul pianeta.
Questa è la base di Carbon Capture, un concetto relativamente nuovo in cui l'anidride carbonica viene catturata da fonti puntuali - come fabbriche, impianti di gas naturale, impianti di alimentazione, grandi città o qualsiasi altro luogo in cui si riscontra che si trovano grandi concentrazioni di CO² . Questo CO² può quindi essere immagazzinato per uso futuro, convertito in biocarburanti o semplicemente rimesso sulla Terra in modo che non entri nell'atmosfera.
Descrizione:
Come molti altri recenti sviluppi, la cattura del carbonio fa parte di una nuova serie di procedure che sono collettivamente note come geoingegneria. Lo scopo di queste procedure è di alterare il clima per contrastare gli effetti del riscaldamento globale, in genere prendendo di mira uno dei principali gas serra. La tecnologia esiste da un po 'di tempo, ma solo negli ultimi anni è stata proposta come mezzo per combattere anche i cambiamenti climatici.
Attualmente, la cattura del carbonio viene spesso impiegata in impianti che si basano sulla combustione di combustibili fossili per generare elettricità. Questo processo viene eseguito in uno dei tre modi di base: post-combustione, pre-combustione e combustione con ossitaglio. La post-combustione comporta la rimozione di CO2 dopo che il combustibile fossile è stato bruciato e convertito in un gas di combustione, che è costituito da CO2, vapore acqueo, biossido di zolfo e ossido di azoto.
Quando i gas viaggiano attraverso un fumaiolo o un camino, la CO² viene catturata da un "filtro" che in realtà è costituito da solventi che vengono utilizzati per assorbire CO2 e vapore acqueo. Questa tecnica è efficace in quanto tali filtri possono essere adattati agli impianti più vecchi, evitando la necessità di costose revisioni delle centrali elettriche.
Vantaggi e sfide:
I risultati di questi processi sono stati finora incoraggianti - che vantano la possibilità di rimuovere fino al 90% di CO² dalle emissioni (a seconda del tipo di impianto e del metodo utilizzato). Tuttavia, vi sono dubbi sul fatto che alcuni di questi processi si aggiungano al costo complessivo e al consumo di energia delle centrali elettriche.
Secondo la relazione del 2005 dell'Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC), i costi aggiuntivi vanno dal 24 al 40% per le centrali a carbone, dall'11 al 22% per gli impianti a gas naturale e dal 14 al 25% per il ciclo combinato di gassificazione a carbone sistemi. Il consumo di energia aggiuntivo crea anche di più in termini di emissioni.
Inoltre, mentre le operazioni CC sono in grado di ridurre drasticamente la CO², possono aggiungere altri inquinanti nell'aria. Le quantità di inquinanti dipendono dalla tecnologia e vanno dall'ammoniaca e dagli ossidi di azoto (NO e NO²) agli ossidi di zolfo e agli ossidi di bisolfuro (SO, SO², SO³, S²O, S²O³ ecc.). Tuttavia, i ricercatori stanno sviluppando nuove tecniche che sperano possano ridurre sia i costi che i consumi e non generare ulteriori inquinanti.
Esempi:
Un buon esempio del processo di cattura del carbonio è il progetto Petro Nova, una centrale elettrica a carbone in Texas. Questo impianto ha iniziato a essere aggiornato dal Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti (DOE) nel 2014 per ospitare la più grande operazione di cattura del carbonio post-combustione al mondo.
Composto da filtri che catturerebbero le emissioni e da infrastrutture che la rimetterebbero sulla Terra, il DOE stima che questa operazione sarà in grado di catturare 1,4 milioni di tonnellate di CO2 che in precedenza sarebbe stato rilasciato in aria.
Nel caso della pre-combustione, la CO² viene intrappolata prima ancora che il combustibile fossile venga bruciato. Qui, carbone, petrolio o gas naturale sono riscaldati in ossigeno puro, risultando in una miscela di monossido di carbonio e idrogeno. Questa miscela viene quindi trattata in un catalizzatore con vapore, che quindi produce più idrogeno e anidride carbonica.
Questi gas vengono quindi immessi in boccette dove vengono trattati con ammina (che si lega con il CO² ma non con l'idrogeno); la miscela viene quindi riscaldata, facendo aumentare la CO² dove può essere raccolta. Nel processo finale (combustione dell'ossigeno-combustibile), il combustibile fossile viene bruciato in ossigeno, risultando in una miscela gassosa di vapore e CO². Il vapore e l'anidride carbonica vengono separati raffreddando e comprimendo il flusso di gas e, una volta separati, il CO² viene rimosso.
Altri sforzi per la cattura del carbonio includono la costruzione di strutture urbane con attrezzature speciali per estrarre CO² dall'aria. Ne sono un esempio la Torre de Especialidades a Città del Messico, un ospedale circondato da una facciata di 2500 m² composta da Prosolve370e. Progettata dalla società berlinese Elegant Embellishments, questa facciata dalla forma speciale è in grado di convogliare l'aria attraverso i suoi reticoli e si basa su processi chimici per filtrare lo smog.
Anche le Phoenix Towers cinesi, un progetto pianificato per una serie di torri a Wuhan, in Cina (che sarà anche la più alta del mondo), dovrebbero essere dotate di un'operazione di cattura del carbonio. Come parte della visione dei progettisti di creare un edificio che sia straordinariamente alto e sostenibile, questi includono rivestimenti speciali all'esterno delle strutture che attireranno CO² dall'aria locale della città.
Poi c'è l'idea di "alberi artificiali", che è stata proposta dal professor Klaus Lackner del Dipartimento di Terra e ingegneria ambientale alla Columbia University. Costituiti da fronde di plastica che sono rivestite con una resina che contiene carbonatazione di sodio - che se combinate con anidride carbonica crea bicarbonato di sodio (aka bicarbonato di sodio) - questi "alberi" consumano CO² più o meno allo stesso modo degli alberi veri.
Una versione economica della stessa tecnologia utilizzata per eliminare CO² dall'aria nei sottomarini e navette spaziali, le fronde vengono quindi pulite con acqua che, combinata con il bicarbonato di sodio, produce una soluzione che può essere facilmente convertita in biocarburante.
In tutti i casi, il processo di cattura del carbonio si riduce alla ricerca di modi per rimuovere inquinanti nocivi dall'aria per ridurre l'impronta dell'umanità. Lo stoccaggio e il riutilizzo entrano anche nell'equazione nella speranza di dare ai ricercatori più tempo per sviluppare fonti di energia alternative.
Abbiamo scritto molti articoli interessanti sulla cattura del carbonio qui su Space Magazine. Ecco cos'è l'anidride carbonica? Quali sono le cause dell'inquinamento atmosferico? Cosa succede se bruciamo tutto? Osservazione del riscaldamento globale: in che modo l'anidride carbonica sanguina attraverso la terra e il mondo deve mirare a emissioni di carbonio quasi zero.
Per ulteriori informazioni su come funziona Carbon Capture, assicurati di guardare questo video dall'organizzazione Carbon Capture and Storage:
Se desideri maggiori informazioni sulla Terra, consulta la Guida di esplorazione del sistema solare della NASA sulla Terra. Ed ecco un link all'Osservatorio della Terra della NASA.
Abbiamo anche episodi di Cast di astronomia sul pianeta Terra e sui cambiamenti climatici. Ascolta qui, Episodio 51: Earth, Episodio 308: Climate Change.
fonti:
- Wikipedia - Carbon Capture and Storage
- Carbon Capture Storage Association - Che cos'è CCS?
- Fatti ecologici - Acquisizione e stoccaggio di CO²
- Global CCS Institute - Che cos'è CCS?
