Catturare (e stoccare) la CO2 è utile oppure no? Proviamo a fare chiarezza con l’aiuto del Cnr

Sul CCS (Carbon Capture and Storage) si è aperto un acceso dibattito: può rivelarsi un mezzo efficace per combattere il cambiamento climatico oppure, come sostiene Fridays for Future, rischia di essere un enorme spreco di denaro e un pretesto per continuare a estrarre combustibili fossili? E poi, immagazzinare l’anidride carbonica nel sottosuolo è sicuro?
Federico Turrisi 26 Febbraio 2021

Non la vediamo con i nostri occhi, non la possiamo toccare; ma i danni che provoca, quelli sì che sono (o meglio, dovrebbero essere) evidenti a tutti. Stiamo parlando dell'anidride carbonica, la famigerata CO2. Con l'avvento dell'età industriale, quindi a partire dalla seconda metà del Settecento, le emissioni di questo gas serra sono aumentate in maniera vertiginosa, e negli ultimi decenni a ritmi non più sostenibili.

La CO2 oggi è diventata così il nemico numero uno; ridurne il livello di concentrazione nell'atmosfera a livello globale è diventato un imperativo per contrastare la crisi climatica. Da qualche anno si parla del CCS (acronimo che sta per Carbon Capture and Storage), ossia della cattura e dello stoccaggio dell'anidride carbonica, come di un possibile alleato tecnologico che ci potrebbe aiutare proprio a dare un taglio drastico alla CO2 emessa con le attività umane e quindi a contenere il riscaldamento globale ben al di sotto di due gradi rispetto all'epoca pre-industriale, come prevede l'Accordo di Parigi del 2015.

Tuttavia, le domande che sorgono attorno a questo tema sono numerose: la tecnologia è abbastanza matura per una produzione su larga scala? Che cosa ci possiamo fare con il carbonio che sequestriamo? E perché alcune organizzazioni ambientaliste non vedono il CCS di buon occhio? Abbiamo chiesto un parere a Riccardo Chirone, direttore dell'Istituto di Scienze e Tecnologie per l’Energia e la Mobilità Sostenibili del Consiglio Nazionale delle Ricerche (Cnr-Stems) e ad Antonio Coppola, ricercatore del Cnr presso lo stesso istituto.

Come funziona il CCS?

Partiamo da una definizione di massima. In sostanza, attraverso le tecnologie CCS l'anidride carbonica emessa in atmosfera viene "catturata e immagazzinata in maniera permanente nel sottosuolo in formazioni geologiche o in pozzi esauriti di petrolio o gas", spiega Riccardo Chirone. "Un esempio è costituito dal recente progetto dell’Eni che prevede di immagazzinare la CO2 nei giacimenti esauriti di gas nel mare al largo di Ravenna". Il progetto a cui fa riferimento l'ingegner Chirone ha suscitato non poche polemiche e ha incontrato l'opposizione di vari movimenti ambientalisti, tra cui Fridays for Future e Greenpeace. Ma su questo torneremo più avanti.

Non ci dilungheremo troppo sui dettagli di tipo ingegneristico, perché non è questa la sede opportuna. Ti basterà sapere che quando parliamo di CCS stiamo e parlando di una vera e propria filiera, ovvero di un processo che attraversa diverse tappe e coinvolge diverse tecnologie. La cattura della CO2 rappresenta soltanto il primo step. Possiamo individuare due categorie: la cattura pre-combustione e quella post-combustione. Nella prima un combustibile fossile, come il petrolio per intenderci, viene decarbonizzato prima di essere utilizzato nel processo di produzione di energia. Nella seconda invece la CO2 viene catturata nella fase finale, ovvero dopo che il combustibile è stato bruciato. "Il vantaggio della post-combustione è che posso fare un retrofitting degli impianti già esistenti. Per esempio, in una centrale termoelettrica che utilizza carbone o metano, posso mettere un’unità di cattura alla fine del processo senza modificare la catena di produzione energetica", aggiunge Antonio Coppola.

La CO2 può essere anche immagazzinata nei pozzi di petrolio per aumentare la quantità di greggio estratto

Dopo la fase di cattura, c'è quella di trasporto fino al sito di stoccaggio nel sottosuolo. Perché proprio nel sottosuolo? Semplice, perché così si sfruttano le competenze sviluppate per l'estrazione di idrocarburi. L'anidride carbonica infatti può essere iniettata nei pozzi petroliferi per aumentare la resa dell’estrazione di greggio e rimanere poi immagazzinata sotto terra, secondo un procedimento chiamato Enhanced Oil Recovery (EOR). "L’idea di base dello stoccaggio geologico è che la CO2 venga trattenuta nel sottosuolo per millenni", conclude l'ingegner Coppola.

Come avrai capito, uno dei principali settori in cui troverebbe impiego il CCS è quello energetico. Più in generale, quelle di cattura e stoccaggio dell'anidride carbonica sono le uniche tecnologie al momento disponibili che possono contribuire alla riduzione diretta delle emissioni in alcuni settori chiave dell'economia che hanno un notevole impatto ambientale e che non si prestano facilmente a operazioni di decarbonizzazione. Qualche esempio? Le acciaierie e i cementifici, i termovalorizzatori e gli impianti di produzione di idrogeno da fonti fossili.

Idrogeno (blu) e non solo

Alla sigla CCS si tende sempre più spesso ad aggiungere anche un'altra lettera, la U di Utilization. Questo perché con le tecnologie CCUS il carbonio contenuto nella CO2 non viene semplicemente stoccato, ma viene anche riutilizzato. Per esempio, può essere trasformato in materia prima per la produzione di combustibili sintetici, come il metanolo; ma può essere impiegato anche per la produzione di sostanze chimiche (come fertilizzanti, polimeri eccetera), per l'accrescimento di vegetali (ci riferiamo in particolare alla tecnologia di biofissazione della CO2 nelle micro-alghe) e per la produzione di nuovi materiali per l’edilizia grazie a processi che fissano l'anidride carbonica nei residui dell’industria mineraria o in quelli dell’industria energetica.

Inoltre, il CCUS può svolgere un ruolo chiave nella produzione di idrogeno blu, "che – precisa Antonio Coppola – si applicherebbe al metano in un processo di cattura pre-combustione". L'idrogeno verde, di cui potresti aver sentito parlare, si ottiene invece dall'elettrolisi dell'acqua (un processo particolarmente energivoro), utilizzando energia proveniente da fonti rinnovabili.

"L'idrogeno pulito può essere prodotto tramite elettrolizzatori alimentati con il surplus di energie rinnovabili (idrogeno verde) o tramite steam reforming del gas di origine fossile con cattura della CO2 tramite le tecnologie CCUS (idrogeno blu)", spiega ancora Chirone. "L'idrogeno è importante soprattutto per quei settori ad oggi difficilmente decarbonizzabili, quali quello del trasporto aereo, navale o di terra di lunga percorrenza, della produzione di sostanze chimiche e di acciaio, nonché per lo stoccaggio di energia necessario per bilanciare la variabilità della produzione di energia elettrica rinnovabile da impianti solari ed eolici".

CCS, ne vale la pena?

Il principale ostacolo all'affermazione del CCS finora era dato dai costi molto elevati. "È chiaro che catturare la CO2 e stoccarla non è un processo profittevole in sé", sostiene Coppola. "Però dobbiamo considerare che il cambiamento climatico è all'origine di fenomeni meteorologici estremi che provocano miliardi di danni economici, oltre alla perdita di vite umane. Nel breve periodo bisogna sostenere costi onerosi, ma più in là nel tempo queste tecnologie potranno garantire un ritorno economico, soprattutto in termini di perdite evitate. Inoltre, con il concetto di CCUS il beneficio economico è più immediato, se vogliamo, visto che non ci si limita al semplice storage".

La ricerca tecnologica sta comunque facendo passi da gigante e contribuendo a far scendere i costi legati al CCS. Attualmente sono disponibili diversi processi industriali con un elevato livello di maturità tecnologica in grado di catturare grandi quantità di CO2. "Alcuni impianti sono commerciali ed hanno un elevato TRL (Technology Readiness Level) fino a 8-9, come i sistemi di cattura che utilizzano le ammine", sottolinea Chirone. "Altri sono allo stadio di impianti dimostrativi, come i sistemi di adsorbimento, con un TRL 6-7. Vi è anche una intensa attività di ricerca e sviluppo di processi quali quelli di calcium looping o quelli che utilizzano membrane, che sono allo stadio di impianti pilota con un TRL 4-5. Infine, allo studio a livello di laboratorio vi sono quelli che utilizzano membrane inorganiche dense o liquidi ionici".

Non possiamo non fare un accenno alla questione sicurezza. Guardando a tutta la filiera del CCS, la parte più dibattuta all'interno della stessa comunità scientifica riguarda lo stoccaggio. Chi ci assicura che dal serbatoio dove dovrebbe rimanere intrappolata la CO2 non ci siano fuoriuscite? C'è chi dice che, se gli idrocarburi sono rimasti sottoterra per milioni di anni, lo stesso discorso vale per l'anidride carbonica. Basta non costruire un impianto su una faglia attiva, ma questa è un'ovvietà.

Una voce critica nei confronti del CCS è quella del chimico Vincenzo Balzani, per cui catturare e stoccare l'anidride carbonica è un'azione "fuori da ogni logica, tecnicamente non ancora sviluppata, caratterizzata da alti costi e forti pericoli ambientali, soprattutto se lo storage avviene in zone sismiche o con forte subsidenza come la costa di Ravenna, dove Eni ha in progetto di costruire un impianto del genere. Questa strategia è semplicemente un escamotage per continuare a produrre ed utilizzare i combustibili fossili".

Questa opinione è condivisa da alcune associazioni ambientaliste, per cui il CCS non è altro che un "nascondere la CO2 sotto il tappeto", nonché un grosso favore alla lobby dei combustibili fossili, che in questo modo ritardano la transizione energetica. Meglio abbattere le emissioni di CO2 alla fonte, puntando tutto sulle rinnovabili.

Bisogna però anche essere realisti: nessuno contesta il fatto che dobbiamo passare alle energie rinnovabili, e anche alla svelta. Ma al momento non abbiamo la possibilità di riconvertire con uno schiocco di dita interi settori industriali. "Le tecnologie CCUS in questo senso potrebbero rappresentare un momento di passaggio: in altre parole, mentre le rinnovabili si sviluppano sempre di più, utilizziamo strumenti per la cattura della CO2, perché l’on/off con le fonti fossili obiettivamente non possiamo farlo", afferma Coppola.

L'Unione Europea si è posta come obiettivo quello di raggiungere la carbon neutrality, ovvero zero emissioni nette, entro il 2050. Riforestare può sicuramente aiutare a sottrarre anidride carbonica dall'atmosfera: diciamo che questo rappresenta il metodo naturale, ma non sarebbe sufficiente ricoprire di alberi tutte le terre emerse. Ecco allora che il CCS si presenta potenzialmente come uno strumento in più a nostra disposizione per tentare di raggiungere gli obiettivi di riduzione delle emissioni. "Le tecnologie CCUS" – conclude Chirone – possono e devono svolgere un ruolo importante nel processo di decarbonizzazione; per alcuni settori costituiscono l'unica possibilità per ridurre gli impatti ambientali".