Soletair Power (Finlandia) ha sviluppato una soluzione apparentemente unica per estrarre l’anidride carbonica (CO2) dai sistemi di ventilazione degli edifici per contribuire a realizzare progetti di costruzione a zero emissioni di carbonio e persino a emissioni di carbonio negative. L’azienda utilizza l’adsorbimento dell’oscillazione sotto vuoto di temperatura (TVSA) per segregare la CO2, prima di rigenerare l’adsorbente mediante “oscillazione” nel vuoto. TVSA di Soletair è in grado di catturare CO2 con una purezza del 99,9%, utilizzando meno di 100 gradi C come temperatura di rigenerazione. Il processo si basa su misurazioni accurate e affidabili di temperatura, umidità e CO2 utilizzando la tecnologia sviluppata dalla società di strumentazione Vaisala, autrice dell’articolo che segue.
Gli edifici e le costruzioni sono responsabili del 37% delle emissioni mondiali di CO2, quindi sono stati fissati obiettivi ambiziosi per abbassare questa cifra sia durante la costruzione che durante il funzionamento: l’obiettivo finale è raggiungere edifici a zero emissioni di carbonio. C’è anche la pressione delle normative locali e specifiche del settore, nonché requisiti globali più ampi come l’accordo di Parigi, che richiede una riduzione del 50% delle emissioni di CO2 entro il 2030.
Soletair Power, fondata nel 2016, ha scoperto il potenziale della tecnologia per ridurre le emissioni di carbonio di un edificio catturando la CO2 dal suo sistema di ventilazione e utilizzandola nella produzione di combustibile o calcestruzzo, ad esempio.
Perché catturare la CO2 dagli edifici?
Il CEO Petri Laakso spiega i molteplici vantaggi delle soluzioni di Soletair Power. “Catturare la CO2 dall’aria di un edificio, sia che si tratti della sua entrata, dello scarico o dell’aria di ricircolo, riduce le sue emissioni complessive di CO2. Il nostro sistema offre anche riduzione dei costi, benessere dei dipendenti e vantaggi in termini di sostenibilità. Ad esempio, con l’aria povera di CO2 che entra nell’edificio è possibile ridurre i livelli di ventilazione, risparmiando su riscaldamento, raffreddamento ed energia, riducendo ulteriormente le emissioni operative di CO2. Livelli inferiori di CO2 all’interno di uffici ed edifici residenziali contribuiscono anche a migliorare la salute, il benessere e le prestazioni dei dipendenti.
“Per catturare la CO2, l’aria deve essere in movimento e i sistemi di ventilazione fanno questo lavoro per noi, e anche l’aria negli edifici tende a essere intorno ai 20 °C, che è la temperatura ottimale per il nostro processo.”
Oltre a catturare la CO2 dall’aria che passa attraverso i sistemi di riscaldamento, ventilazione e aria condizionata (HVAC), Soletair Power ha anche sviluppato un purificatore d’aria con filtraggio della CO2 per sale riunioni e piccoli uffici e un sistema di cattura della CO2 per esterni. “Il nostro dispositivo per esterni è molto simile a quello integrato HVAC, ma con un alloggiamento attorno all’unità”, afferma Petri. “Abbiamo un’unità di questo tipo a Duisburg, in Germania, installata all’aperto per catturare quanta più CO2 possibile. La CO2 viene poi utilizzata dall’azienda come materia prima per vari processi industriali”.
Sono possibili edifici a emissioni di carbonio negative?
Un importante vantaggio aggiuntivo della soluzione di Soletair Power è che la CO2 catturata può essere utilizzata per altre applicazioni, compresa la produzione di calcestruzzo. “Per il calcestruzzo, la CO2 catturata viene utilizzata per creare carbonato di calcio, quindi hai il potenziale per ottenere emissioni negative quando la CO2 viene bloccata lontano dall’atmosfera. Questo è un modo in cui possiamo aiutare i proprietari di edifici a raggiungere zero emissioni nette per l’intero ciclo di vita dell’edificio, compensando le emissioni legate alla costruzione e al funzionamento”, afferma Petri. “Gli edifici a emissioni di carbonio negative offriranno anche significativi risparmi sui costi, il che significa che i nostri sistemi possono fornire un ritorno sull’investimento in pochi anni”.
Tuttavia, raggiungere lo zero netto non è un’impresa da poco e la capacità di farlo può dipendere da vari fattori locali, tra cui il modo in cui viene generata l’energia e il riscaldamento dell’edificio. “Per trasformare un edificio in un pozzo di carbonio è necessario che la sua elettricità sia rinnovabile e che il riscaldamento provenga da una fonte che riduca al minimo le emissioni”, spiega Petri.
Soletair Power sta attualmente lavorando a diversi progetti per creare edifici a zero emissioni di carbonio. “Questi progetti utilizzano varie misure avanzate per ridurre le emissioni di CO2 durante la costruzione e il funzionamento degli edifici; in alcuni casi, la nostra soluzione è il tocco finale che ribalta le emissioni sul lato negativo e dovremmo avere alcuni risultati entusiasmanti da condividere nei prossimi anni”, afferma Petri.
Conversione della CO2 catturata in combustibile sostenibile
Nell’autunno 2018, Wärtsilä, leader globale nelle tecnologie e soluzioni innovative per l’industria marittima ed energetica, si è rivolta a Soletair Power per utilizzare la CO2 estratta per produrre carburanti, prima di entrare a far parte del progetto con un investimento iniziale nell’aprile 2019. La collaborazione ha prodotto il dispositivo più compatto che utilizza l’aria per creare carburante. L’unità dimostrativa Power-to-X, che è stata presentata al Padiglione della Finlandia all’Expo 2020 di Dubai, ha utilizzato energia rinnovabile e CO2 dall’aria circostante insieme all’idrogeno dall’acqua per produrre metano sintetico, che è stato poi utilizzato per alimentare una macchina da caffè per gli ospiti della fiera. Le aziende hanno anche collaborato allo sviluppo di un’unità HVAC integrata che cattura la CO2 dall’aria in ingresso presso il Sustainable Technology Hub di Wärtsilä a Vaasa e fornisce aria povera di CO2 all’edificio.
I sensori accurati sono un elemento fondamentale
L’obiettivo del sistema di cattura della CO2 è ridurre il consumo energetico di un edificio mantenendo lo stesso livello di qualità dell’aria all’interno. “Il nostro sistema mantiene la CO2 nell’edificio a un livello basso, in modo che la ventilazione possa funzionare a livelli molto bassi in modalità controllata dalla domanda. Dobbiamo essere in grado di misurare con precisione i dati di CO2 per determinare quanto il sistema sta catturando, ed è qui che entrano in gioco i sensori di Vaisala. Oltre ai sensori di CO2, la nostra tecnologia utilizza anche sensori di umidità e temperatura in vari punti del processo”.
Soletair Power utilizza il trasmettitore di umidità e temperatura per condotti HMD60, il trasmettitore di anidride carbonica CARBOCAP® serie GMD20, il trasmettitore di anidride carbonica, temperatura e umidità CARBOCAP® serie GMW90 e il misuratore di CO2 portatile Vaisala GM70 per rilevare queste letture.
Petri spiega i motivi alla base della scelta di Vaisala: “Per noi era importante utilizzare attrezzature di prim’ordine in tutte le nostre unità. In precedenza utilizzavamo sensori più economici provenienti da altre parti, ma abbiamo scoperto che mancava la stabilità a lungo termine dell’apparecchiatura, il che significava che non potevamo garantire dati accurati con l’invecchiamento dell’apparecchiatura. Consapevoli della reputazione di Vaisala per il servizio clienti e le soluzioni di misurazione accurate e affidabili, ci siamo quindi trasferiti a Vaisala.”
Petri sottolinea inoltre l’importanza di apparecchiature affidabili per ottenere informazioni dai dati di misurazione: “Le prestazioni della nostra soluzione basata sulla chimica sono influenzate da vari fattori, tra cui le condizioni ambientali, quindi se non si dispone di dati affidabili, è difficile giudicare il motivo per cui tali modifiche si sono verificati.”
I piani futuri di Soletair Power includono lo sviluppo della tecnologia TVSA per rendere i sistemi di cattura di CO2 più compatti e migliorare la sostenibilità del loro funzionamento. “Prevediamo di continuare la nostra collaborazione con Vaisala e, man mano che la nostra soluzione si sviluppa, avremo probabilmente bisogno del supporto dei loro esperti su quali sensori scegliere e su come calibrarli per funzionare in modo ottimale in condizioni atmosferiche mutevoli”, spiega Petri.
Con l’urbanizzazione globale che continua a ritmo sostenuto e le normative sulle emissioni che diventano sempre più severe, la necessità di soluzioni innovative negli edifici e nelle costruzioni è destinata a crescere – e con pionieri dirompenti come Soletair Power che sfruttano le tecnologie di misurazione stabili e affidabili di Vaisala per fare grandi passi avanti, il futuro è luminoso .