Rimozione della CO2 dall’atmosfera, dove siamo e dove stiamo andando?
Iniziamo con questo testo una serie di post su uno dei temi di grande interesse e di frontiera nella lotta al cambiamento climatico; un tema di cui ancora poco si conosce in Italia, nonostante una produzione scientifica rilevante e cresciuta in modo esponenziale negli ultimi anni.
Nelle scorse settimane varie testate e siti web (tra cui Bbc, Economist, Nature e Carbon Brief) hanno riportato i risultati di un rapporto coordinato dall’Università di Oxford, intitolato “State of Carbon Dioxide Removal (CDR)” e dedicato alle strategie di rimozione di CO2 dall’atmosfera.
La CDR consiste nel catturare la CO2 dall’atmosfera e stoccarla in modo duraturo sul/nel suolo, nell’oceano, in formazioni geologiche o in prodotti. Il rapporto fornisce una definizione precisa di cosa sia e cosa non sia CDR, ad esempio distinguendo la CDR da altre tecniche che catturano e stoccano CO2, ma prendendola dai fumi di combustione dei combustibili fossili (CCS), e precisa l’importanza che la cattura sia seguita da uno stoccaggio duraturo. Basandosi anche su altri rapporti e rassegne già pubblicate in letteratura (ad esempio dal Sesto Rapporto IPCC – terzo gruppo di lavoro, o dalle National Academies of Sciences, Engineering & Medicine USA), nonché su più di duecento fra le migliaia di pubblicazioni ormai uscite sul tema (di particolare importanza questa review in tre parti pubblicata su Environmental Research Letters nel 2018 di Minx et al e Fuss et al, Nemet et al), il rapporto fornisce una panoramica chiara, autorevole e aggiornata sul tema CDR, utile per coloro che vogliono capire quale ruolo potrà giocare per il raggiungimento degli obiettivi climatici.
Il rapporto dell’Università di Oxford è utile innanzitutto dal punto di vista terminologico, sulla definizione di cosa sia o cosa non sia CDR. Dopo aver citato la definizione del glossario del rapporto IPCC (“Attività umane che catturano la CO2 dall’atmosfera e la immagazzinano durevolmente in riserve geologiche, terrestri o oceaniche o in prodotti. Ciò include il potenziamento umano dei processi di rimozione naturale, ma esclude l’assorbimento naturale non causato direttamente dalle attività umane”) definisce tre principi che caratterizzano la CDR:
Principio 1: La CO2 catturata deve provenire dall’atmosfera, non da fonti fossili. L’attività di rimozione può catturare la CO2 atmosferica direttamente o indirettamente, ad esempio attraverso la biomassa o l’acqua di mare.
Principio 2: Il successivo stoccaggio deve essere durevole, in modo tale che la CO2 non venga presto reintrodotta nell’atmosfera.
Principio 3: la rimozione deve essere il risultato dell’intervento umano, in aggiunta ai processi naturali della Terra.
Ad esempio, se si cattura CO2 dall’aria ma il carbonio è poi usato in un combustibile sintetico e riemesso in atmosfera, non è CDR. Se si cattura e stocca CO2 dai fumi di un impianto industriale o di una centrale termoelettrica a carbone, non è CDR (è CCS, carbon capture and storage).
Il rapporto fornisce anche riposte chiare e aggiornate a domande molto frequenti, ad esempio su quanto è davvero necessaria la rimozione di CO2.
È davvero necessaria la rimozione di CO2 per rispettare l’accordo di Parigi?
La scienza è chiara. Raggiungere gli obiettivi dell’Accordo di Parigi, ovvero limitare il riscaldamento globale ben sotto i +2° C rispetto all’epoca preindustriale, e fare tutto il possibile per fermarsi a +1,5°C, richiederà non solo una rapida e drastica riduzione delle emissioni di gas serra, ma anche la rimozione di quantità crescenti di CO2 dall’atmosfera. L’obiettivo è di raggiungere la neutralità climatica in pochi decenni, e successivamente continuare a sottrarre CO2 in modo da ridurne la concentrazione in atmosfera e quindi diminuire le temperature. Una sfida colossale.
L’importanza della CDR era già stata delineata nel Rapporto Speciale IPCC su 1,5° di riscaldamento globale, pubblicato nel 2018 dopo la richiesta formale della sua redazione nella COP21 di Parigi. Al punto C3 del Sommario per i decisori politici era assegnata una high confidence all’affermazione “Tutti i percorsi che limitano il riscaldamento globale a 1,5°C, con un superamento limitato o nullo, prevedono l’uso della rimozione di CO2 dall’atmosfera (CDR), nell’ordine di 100-1000 GtCO2 nel 21° secolo. La CDR verrebbe utilizzata per compensare le emissioni residue e, nella maggior parte dei casi, raggiungere emissioni nette negative per riportare, dopo un picco, il riscaldamento globale a 1,5°C”.
Il Sesto Rapporto IPCC -WG3 ha potuto basare la sua rassegna su un numero ancora maggiore di studi modellistici, ed è ancora di più entrato nel dettaglio sui diversi tipi di CDR, considerando queste tecnologie come una delle opzioni del portafoglio della mitigazione, e scrivendo nel Sommario per i decisori politici che “I metodi e i livelli di implementazione della CDR nei percorsi di mitigazione modellati globali variano a seconda delle ipotesi su costi, disponibilità e vincoli”.
In altre parole, non è più in discussione che per obiettivi ambiziosi di contrasto al cambiamento climatico sarà necessario rimuovere centinaia di miliardi di tonnellate di CO2 dall’atmosfera. Nell’introduzione al rapporto dell’Università di Oxford, Artur Runge-Metzger, uno degli artefici delle politiche europee sul clima e a lungo capo delegazione ai negoziati sul clima, ha scritto “In primo luogo, le emissioni di gas serra difficili da abbattere dovranno essere bilanciate con gli assorbimenti al fine di raggiungere l’azzeramento delle emissioni nette di CO2 in meno di trent’anni. In secondo luogo, da quel momento in poi, grandi quantità di CO2 dovranno essere catturate dall’aria per molti decenni, ripulendo l’atmosfera e riportando la CO2 atmosferica a livelli sicuri per il clima. La rimozione dell’anidride carbonica e la gestione sostenibile dei cicli globali del carbonio saranno quindi diventati l’obiettivo principale dell’azione per il clima in tutto il mondo. In questo immenso esercizio di pulizia globale, ognuno dovrà assumersi la propria responsabilità storica.”
Nella figura a pag. 9 del rapporto si nota come la rimozione di CO2 che sarà necessaria già nel 2050 ammonta a molti miliardi di tonnellate.
Da notare che le attività di CDR oggi rimuovono dall’atmosfera poco più di 2 Gt/anno di CO2, circa il 5% delle emissioni globali, ma la quasi totalità deriva da attività “convenzionali” (afforestazione, riforestazione e gestione delle foreste), e circa un millesimo deriva da attività CDR innovative, oggi ancora a carattere sperimentale, che come mostra la figura dovranno dare un contributo rilevante già nei prossimi decenni, ma soprattutto nella seconda metà del secolo, una volta raggiunta la dismissione del sistema fossile..
Ma quali sono le principali tecniche di rimozione della CO2? Quante di queste sono già disponibili o competitive, o sono ancora a livello di laboratorio? Come stanno crescendo? Stanno crescendo con una traiettoria coerente con quanto i modelli indicano come necessario per raggiungere gli obiettivi dell’accordo di Parigi? Quali opzioni sembrano più promettenti? Quali sono i rischi e i co-benefici delle diverse opzioni?
Nei prossimi post proveremo a dare risposte a queste domande.
Testo di Vittorio Marletto, Giacomo Grassi, Stefano Caserini, Claudio Della Volpe, Mario Grosso
11 responses so far
Le CDR innovative danno o daranno margini di profittabilità e di nascita di un mercato indipendente o sono necessariamente da collegare al mercato delle emissioni di CO2?
Oppure andranno sviluppate, diffuse e sostenute massicciamente tramite enormi investimenti a controllo e onere pubblico, in controtendenza all’attuale prevalere del libero mercato e della sua facilitazione?
Quale sarà la potenzialità e la leva economica, attualmente dominante (dunque altrettanto imprescindibile), per traguardare la necessaria rimozione di 100-1000 GtCO2 nel 21° secolo, considerando che solo ora le rinnovabili e l’elettrificazione (fondamentali per la radicale mitigazione necessaria al target 2C) stanno diventando redditizie?
Se il CDR è indispensabile per arrivare all’accordo di Parigi, perchè non essere realistici e applicare le relative tecniche al CCS?
Estrarre CO2 da fumi che ne contengono il 50-70%, mi pare molto più efficiente che estrarla da un’atmosfera che ne contiene lo 0,04%.
E il risultato finale è lo stesso, perchè quella CO2 se non catturata, finirebbe comunque a diluirsi in aria: perchè aspettare allora per catturarla?
Tanto con le centrali a combustibili fossili toccherà farci i conti ancora per decenni, anche dopo il 2050, temo.
Inoltre partire dal CCS, consentirebbe di far pagare l’industria dei fossili e ottimizzare a loro spese tecnologie che in futuro potranno essere usate per il CCS
L’opposizione al CCS, che comprendo, perchè si teme sia una scusa per far sopravvivere l’uso di gas e carbone per produrre elettricità, rischia di essere una bandiera ideologica controproducente per i risultati della lotta al cambiamento climatico.
Personalmente pur avendo contribuito al post chiarisco che il mio punto di vista è che la sottrazione attiva di CO2 con metodi diversi da quelli classici sulla scala delle decine di Gton è sostanzialmente inattuabile e perfino rischiosa; l’unica alternativa seria pertanto è una brusca riduzione produttiva legata ad una sostanziale riorganizzazione economica che trascini l’umanità fuori dalla palude del mercato e del capitalismo attuali. Immaginare che in qualche decina di anni si moltiplichino per migliaia di volte la capacità di sottrazione dei gas serra con costi e metodi compatibili con lo status quo economico (il cosiddetto sviluppo sostenibile) è un pio desiderio ma non di tutti solo di quelli che dominano il sistema attuale; se si accetta il punto di vista oxfordiano allora diventano egualmente importanti altri di questi sogni supertecno: la fusione, la fissione di ennesima generazione etc. Ricordiamo che non siamo di fronte SOLO ad un problema di riscaldamento globale ma ad una serie di limiti planetari infranti descritti in vari lavori scientifici (ulitmo arrivato la diffusione dei PFAS) e che per molti di questi limiti non ci sono alternative banali di “riassorbimento”. Questo è il punto di vista giusto. La soluzione proposta deve affrontare anche l’inquinamento, la riduzione della biodiversità, i limiti delle risorse minerali etc e l’unica soluzione compatibile converge sempre più in un salto della socialità umana.
@ Simone Casadei
Le tue sono domande impegnative, richiederebbero di essere trattati in singoli post, magari ce la faremo.
Per come la vedo io che i capitali pubblici non sono certo sufficienti per finanziare tutta la CDR necessaria, per cui servono capitali privati, se ci sarà un prezzo della CO2 adeguato mi aspetto che il mercato farà la sua parte. Certo non nel breve termine, ora conviene molto di più la decarbonizzazione
@Alessandro Saragosa
Il problema del CCS (cattura di CO2 dai fumi e successivo stoccaggio) è che ha un grande competitor più conveniente, le rinnovabili, solo e vento in particolare. Per cui a mio parere si svilupperà per i settori “hard to abate” (cemento, acciaio, etc. ), fare il retrofit del carbone o gas non conviene, e devi avere vicino uno stoccaggio, cosa che spesso non c’è. Ma ne parleremo nei prossimi post
@Claudio Della Volpe
Ti suggerisco di vedere lo sviluppo del CDR come il Piano B.
Se non ci sarà quella “brusca riduzione produttiva legata ad una sostanziale riorganizzazione economica che trascini l’umanità fuori dalla palude del mercato e del capitalismo attuali” che auspichi (e del perché potrebbe non esserci o almeno è molto difficile abbiamo qualche segno in giro per il mondo), piuttosto che lasciare tutto quel carbonio in atmosfera lo togliamo. Vedilo come pulire quanto si è sporcato in precedenza.
Caro Stefano la tua risposta mi conferma quel che ho scritto; molti amici di climalteranti hanno una visione legata essenzialmente al problema climatico che dipende dall’aver superato il limite di assorbimento della discarica atmosferica di CO2; ma i limiti infranti o infrangibili del pianeta sono molto numerosi; supponiamo che come è già avvenuto negli ultimi tre anni la crisi si rinnovi in campo sanitario a causa del fatto che altri virus facciano il salto di specie; l’aviaria sta avanzando lentamente e al momento ha imparato a saltare entro una singola specie finora non umana; se facesse il salto verso noi umani mi dici a cosa servirebbe la riduzione di CO2 da CDR? Occorre una visione multipla del problema limiti non solo clima, non solo inquinamento, non solo risorse minerarie, non solo invasione del biosistema e così’ via; quale è il piano per tutte queste cose insieme? a parte questo nel caso specifico tecnologie sicure e non rischiose e a basso costo energetico non ce ne sono ancora, come dice Oxford ci vuole tanta ricerca, ma allora ce ne vuole anche in altri campi; e la ricerca ossia la soluzione tecnologica e non sociologica da sola non basta; non credo di essere l’unico a concludere questo; comunque diciamo che se si guarda SOLO al problema climatico allora si la sottrazione di CO2 come CDR è una possibilità, ma parziale e comunque approfondiremo nei prossimi post; fra l’altro mi piacerebbe capire dove si mettono i miliardi di ton di CO2 assorbita OGNI ANNO che sarebbero kilometri cubi in volume di qualcosa (come ordine di grandezza intendo).
Una geologa italiana in Norvegia per catturare la CO2 in fondo al mare
di Luca Fraioli
La base Northern Lights di Bergen, nella Norvegia del nordLa base Northern Lights di Bergen, nella Norvegia del nord
A Bergen la base di trasporto e stoccaggio geologico dell’anidride carbonica proveniente da impianti industriali europei sarà operativa dal 2024. Lo spiega Renata Meneguolo, responsabile della geologia di Northern Lights
Cattura e stoccaggio della CO2: mito o realtà? Il governo norvegese attinge a piene mani alle tradizioni nordiche per proporre al mondo il suo progetto che si candida a seppellire nei fondali marini gran parte dell’anidride carbonica che le industrie europee produrranno nei prossimi anni. Il nome del piano complessivo è Longship, come le lunghe navi vichinghe che hanno solcato per secoli quelle acque freddissime. Il progetto di trasporto e di stoccaggio è stato invece ribattezzato Northern Lights, aurore boreali. Ma dietro i nomi che evocano il Grande Nord del nostro immaginario, ci sono obiettivi molto concreti: iniziare già dal prossimo anno a stoccare nei fondali 100 chilometri a ovest della costa norvegese 1,5 milioni di tonnellate l’anno di CO2 catturata dalle ciminiere europee. Una ambizione tutta scandinava che poggia anche su un pezzo di competenza italiana: Renata Meneguolo, responsabile della geologia all’interno di Northern Lights.
La incontriamo nella residenza dell’ambasciatore norvegese in Italia Johan Vibe che ha voluto illustrare il progetto del suo governo agli interlocutori italiani: dagli scienziati dell’Istituto nazionale di geofisica e vulcanologia alle imprese (l’Eni per esempio).
Dottoressa Meneguolo, cos’è esattamente Northern Lights?
“È un progetto di trasporto e stoccaggio geologico dell’anidride carbonica proveniente da impianti industriali. da terze parti. È un progetto commerciale: chiunque abbia un impianto di cattura può rivolgersi a noi. Porteremo i loro volumi di CO2 con delle navi fino a un terminal, vicino a Bergen, e da lì l’anidride carbonica verrà trasportata in forma liquida in un gasdotto che la porterà a un impianto sottomarino per l’iniezione in profondità”.
Quanto è lungo il gasdotto sottomarino? E a che profondità sarà iniettata la CO2 al di sotto del fondale marino?
“Il gasdotto è lungo un centinaio di chilometri e il pozzo arriva a 2800 metri di profondità”.
L’anidride carbonica sarà stoccata in un giacimento di combustibili fossili esausto?
“No. Il nostro approccio è diverso. Noi pomperemo la CO2 in un acquifero salino. Si tratta di un volume di roccia porosa i cui interstizi sono riempiti da acqua salata. Nel nostro caso la salinità è 73 grammi per litro, vale a dire più di due volte l’acqua del mare”.
E secondo le vostre previsioni quanta CO2 riuscirete a pompare nell’acquifero salito per il quale avete avuto la concessione dal governo norvegese?
“La fase uno di Northern Lights ha l’ambizione di stoccare un milione e mezzo di tonnellate di CO2 all’anno per 25 anni: un totale di 37,5 milioni di tonnellate. Con la fase 2 vorremmo incrementare questo volume fino a raggiungere 5-7 milioni di tonnellate l’anno per i successivi 25 anni”.
Dunque centinaia di milioni di tonnellate spinte a pressione nel sottosuolo: come si fa ad essere sicuri che non ci siano rischi geologici o per gli ecosistemi marini?
“Prima di iniziare le operazioni abbiamo misurato le condizioni pre-esistenti, sia geologiche che biologiche. E poi monitoreremo gli stessi parametri durante lo stoccaggio, in modo accorgerci in tempo reale se l’attività sta creando effetti indesiderati”.
C’è il rischio di perdite, di fuoriuscite della CO2 immagazzinata?
“Premesso che finora non è mai successo in alcuno dei giacimenti di stoccaggio esistenti nel mondo, noi abbiamo studiato in dettaglio la roccia di copertura dell’acquifero, che è la prima difesa, e abbiamo calcolato quali sono le sollecitazioni che può sostenere. Abbiamo studiato le faglie, attraverso le quali la CO2 potrebbe risalire verso la superficie. Ad ogni modo, nella nostra area le faglie terminano all’interno del sottosuolo senza raggiungere la superficie. Abbiamo realizzato i pozzi di iniezione dotandoli di barriere che impediscono il ritorno verso l’alto dell’anidride carbonica. Un altro fattore che può prevenire la fuoriuscita è che nel sottosuolo, tra il livello di iniezione e il fondale marino, c’è un secondo pacco di strati impermeabili. Ma anche se tutto questo non bastasse, si deve tener presente che la CO2 quando entra in contatto con l’acqua dell’acquifero salino di trasforma e se anche dovesse risalire si fermerebbe in altri strati geologici. Insomma, è completamente sbagliata l’idea che una possibile fuga generi un effetto tappo di champagne: è in realtà un processo lento e che se pure avvenisse porterebbe comunque allo stoccaggio della CO2, magari in altri livelli”.
Ma i fondali norvegesi sono particolarmente adatti a questa tecnologia di stoccaggio della CO2? O si potrebbe replicare in altri mari nel mondo?
“Acquiferi salini sono diffusi non solo nella piattaforma continentale norvegese, che ha però il vantaggio di non presentare una attività sismica così pronunciata come in altre aree. Anche se in Giappone sono stati realizzati impianti di stoccaggio a prova di terremoto. La caratteristica fondamentale della nostra concessione è che l’acquifero salino è adatto allo stoccaggio per le caratteristiche geologiche che presenta”.
A che punto sono i lavori?
“Il centro visite è ultimato, mentre il resto della parte su terraferma è completa al 70%. Ora stiamo installando i primi serbatoi arrivati dalla Spagna. Nel 2024 saremo operativi”.
Chi saranno i vostri clienti?
“Il mercato a cui ci rivolgiamo è quello nordeuropeo che si affaccia sul baltico o sul Mare del Nord: Francia, Gran Bretagna, Danimarca, Germania. Non mi occupo di business development, ma mi sembra logico che alle industrie italiane costerebbe un po’ troppo portare la sua CO2 via nave fin quassù”.
A proposito di costi, i critici dalla cattura e dello stoccaggio sostengono che è un processo troppo oneroso. E che per questo motivo, nonostante se ne parli da decenni, non è mai decollato.
“I prezzi finora sono effettivamente stati alti. Ma perché ogni sito di stoccaggio si rivolgeva a uno specifico emettitore. Non c’era standardizzazione e non ci si rivolgeva a una ampia gamma di clienti. Ora con Northern Lights si sta cercando di creare un mercato proprio per ridurre i costi”.
a me queste cose che ha raccontato Saragosa fanno paura; anzitutto è una iniziativa di geoingegneria senza accordo internazionale; se quella CO2 si libera gli effetti sono locali ma potenzialmente globali, ma soprattutto supponiamo che ci sia qualche problema di rilascio dopo aver accumulato centinaia di milioni di tonnellate chi paga i danni e chi risolve i problemi? ci si dinentica che da qualche parte quel volume va, il volume oparziale molare della CO2 è dell’ordine dei kilometri cubi per miliardo di tonnellate, dunque la Northern light si avvia a disperdere parecchi ettari cubi di materiali negli acquiferi sottomarini ma nessuno sa bene cosa può succedere, non ci sono accordi internazionali, e se succede qualcosa di qualunque tipo compresi terremoti o rilasci ripeto chi paga e chi risolve? sottrarre o comprimere materiali nella crosta ha dinostrato ripetutamente di poterne cambiare gli equilibri meccanici scatenando terremoti o cambiando i livelli del terreno questo è risaputo, penso sia un ateggiamento sostanzialmente criminale
Claudio, sono d’accordo in linea di principio che pasticciare alla cieca con i sistemi biologici e geologici del pianeta non sia il massimo, e gli effetti dell’aggiunta di CO2 all’atmosfera stanno lì a ricordarcelo.
Però bisogna anche dire che il pompare CO2 nel sottosuolo non l’hanno inventato i norvegesi, ma è una pratica che viene seguita da molti anni per il recupero del petrolio dai giacimenti, per cui, se presenta anche un briciolo di rischio, andava già vietata da allora.
Vedremo quanto avranno successo questi della Northern Lights, ma ho come l’impressione che una cosa sia rilasciare CO2 gratis, o quasi, nell’aria, un’altra dover pagare per smaltirla: forse in questo secondo caso, ci si comincerà davvero a spremere le meningi per trovare processi alternativi che di CO2 non ne producano proprio. Ne va anche della competitività dei prodotti: il primo che ci arriva, fa bingo….
Non so se conoscete quel racconto di fantascienza in cui improvvisamente un buco nero si apre nel cuore del Central Park di New York.
Il primo ad accorgersene è un bambino, che ci butta dentro la sua automobilina, vedendola sparire nel nulla.
Per settimane gli scienziati si arrovellano a capire cosa sia, senza risultato, ma alla fine decidono che il buco sembra stabile e che quanto ci viene buttato dentro sparisca dal nostro Universo.
E allora tutti gli smaltitori di rifiuti cominciano a gettarli nel buco: prima quelli del quartiere, poi quelli di New York, poi quelli di tutti gli Usa, poi di altre nazioni. Dentro al buco nero finiscono i rifiuti industriali, tossici, radioattivi, biologici. Si svuotano le discariche del pianeta, si risanano le aree contaminate svuotandone il contenuto lì e infine ci si buttano dentro anche le armi chimiche e nucleari di tutto il mondo.
Il pianeta è finalmente pulito!
Poi, un giorno, improvvisamente, il buco come si era aperto si richiude.
La gente si affolla a vedere il fenomeno e mentre è lì che discute, ecco che dal nulla cade dall’alto un’automobilina…
Se volete fare un post sul CCS, questo vi può servire
https://www.qualenergia.it/articoli/ccs-50-anni-servizio-fossili-clima-tutto-fumo-niente-arrosto/
[…] spiegato nel precedente post, il recente rapporto coordinato dall’Università di Oxford stima che la gran parte dell’attuale […]
[…] dovranno essere bilanciate da una quantità equivalente di assorbimenti di CO2 tramite sistemi di carbon dioxide removals (CDR). Se al momento i CDR sono quasi esclusivamente dovuti agli assorbimenti di CO2 dal settore […]