L’innovazione dei sorbenti può rendere la DAC praticabile?

Esistono vari metodi per la rimozione del carbonio, che comprendono sia approcci naturali che tecnologici. Le soluzioni naturali coinvolgono attività come la coltivazione degli alberi e il miglioramento della capacità del suolo di sequestrare il carbonio. Le soluzioni tecnologiche, d’altro canto, comprendono processi che accelerano o imitano i meccanismi naturali di rimozione del carbonio, nonché l’estrazione diretta della CO₂ dall’atmosfera.

La cattura diretta dell’aria (DAC) è una forma promettente di rimozione tecnologica del carbonio che sta ora dimostrando il suo potenziale e si prevede che sarà integrata in un portafoglio più ampio di strategie di rimozione del carbonio.

Mentre i critici hanno deriso il DAC come una distrazione verso altre tecnologie più efficienti come l’acquisizione puntiforme o cattura dell’oceano, rispetto ai metodi alternativi di rimozione del carbonio, questo particolare approccio richiede una quantità di spazio relativamente piccola e offre il vantaggio di un’ubicazione flessibile. In effetti, è 100 volte più efficiente in termini di territorio rispetto alla riforestazione.

Di conseguenza, il DAC mitiga il rischio di un utilizzo conflittuale del territorio e consente la costruzione su terreni marginali o in prossimità di siti di stoccaggio geologico, riducendo così la necessità di estese emissioni di CO₂ infrastrutture di gasdotti. Il DAC fornisce anche una fonte di carbonio non fossile per i combustibili sintetici laddove altre fonti di materie prime potrebbero essere limitate e può ridurre le emissioni nei settori aereo e marittimo.

L’importanza dei sorbenti per DAC

I sorbenti tipicamente catturano la CO₂ a temperatura ambiente e vengono rigenerati rilasciando la CO catturata₂ a temperature elevate come quella da Climeworks oppure utilizzando fonti di calore alternative e tecniche non termiche come il contatto elettrochimico o passivo. I sorbenti possono essere liquidi, solidi o un materiale ibrido che ha componenti sia liquidi che solidi. Ingegneria del carbonio ad esempio, ha un processo di looping chimico a base acquosa di assorbenti per DAC.

L’innovazione dei materiali, in particolare negli assorbenti, è fondamentale per ridurre il divario dei costi se si vuole che la DAC soddisfi la domanda di cattura del carbonio. Raddoppiare la capacità adsorbente equivale a dimezzare i costi di produzione dei materiali o a raddoppiare la durata del materiale e presenta l’ulteriore vantaggio di ridurre anche le spese in conto capitale (CapEx) e le spese operative (OpEx) di un sistema DAC. Tuttavia, le tecnologie DAC di prima generazione consumano molta energia a causa del lavoro necessario per separare la CO₂ dall’assorbente o dal solvente. Il grafico seguente condivide i livelli di domanda energetica degli innovatori di varie metodologie DAC e la scala di implementazione.

I recenti progressi tecnologici nella DAC si concentrano sempre più su nuovi sistemi di separazione, mirando principalmente a mitigare l’intensità energetica o il costo delle apparecchiature associati a questi processi. Queste tecnologie consistono in:

• Zeoliti, che sono setacci molecolari porosi particolarmente utili per la cattura del carbonio e strutture metallo-organiche. Innovatori come CarbonCapture, Infinito di carbonio E Rimozione hanno scommesso su di loro nelle loro unità. Quest’ultima ha inaugurato il primo impianto DAC operativo basato sulle zeoliti nel 2022 in Norvegia, con l’intenzione di portare la tecnologia fino a 2.000 tCO₂/anno entro il 2025.
• Adsorbimento elettro-oscillante, utilizzato da innovatori come Verdox E Atlantide di carboniodispongono di unità DAC con un elettrodo solido che assorbe CO₂ quando caricato negativamente e lo rilascia quando viene applicata una carica positiva, riducendo il consumo di energia nella rigenerazione.
• Integrazione in strutture esistenti come torri di raffreddamento o sistemi di ventilazione, Cattura6 ha recentemente ricevuto una sovvenzione di 8 milioni di dollari dalla California Energy Commission per sostenere l’impianto dimostrativo Pure Water Antelope Valley (PWAV), il primo impianto completamente integrato per la gestione dell’acqua e la rimozione dell’anidride carbonica (CO₂).

Lo sviluppo di assorbenti per un uso diffuso nella DAC richiede ancora una ricerca fondamentale volta a stabilire relazioni struttura-proprietà-prestazioni. La tecnologia DAC ha un costo stimato di 600-1.000 dollari per tonnellata/CO2₂ che ostacola l’adozione. Poiché la DAC è una tecnologia emergente in un mercato nascente, è imperativo indagare a fondo le richieste energetiche complessive, la fattibilità economica e la sostenibilità ambientale di un assorbente innovativo.

Rimozione efficiente della CO₂ dall’aria, in particolare quando si utilizzano assorbenti in polvere, richiede un design ben ottimizzato per la colonna del contattore dell’assorbente aria. Tuttavia, l’azione di convogliare quantità significative di aria atmosferica e la conseguente caduta di pressione in un’unità assorbente può comportare notevoli spese operative. Lo sviluppo di un contattore efficiente in grado di trattare un grande volume di aria contribuirà anche a ridurre il costo complessivo della cattura della CO₂.

A cosa prestare attenzione

Sebbene la maggior parte di queste tecnologie debbano ancora essere testate su scala industriale, hanno catturato l’interesse delle principali aziende tecnologiche come Amazon, Microsoft, Stripe, ecc., per gli accordi di credito di carbonio. Un mercato in rapida crescita per i crediti CDR e i prodotti a impatto negativo sul carbonio (ad esempio, il calcestruzzo) oltre a 3,5 miliardi di dollari di finanziamenti su larga scala negli Stati Uniti hanno generato notevoli vantaggi per il settore. Le stime mostrano che gli acquisti compensati raggiungeranno i 6 milioni di tonnellate entro la fine del 2023: se ciò dovesse verificarsi, si tratterebbe di un aumento di 10 volte rispetto all’anno precedente.

Le metodologie sono ancora in fase di sviluppo da parte di fornitori di certificazione come Verrà, il che ne limita la vendibilità. Al fine di sostenere l’inclusione della DAC nei mercati regolamentati del carbonio e negli inventari nazionali, nonché per valutare i vantaggi dei regimi di sussidio per la DAC, è necessario cercare una spinta globale per sviluppare metodologie concordate e quadri contabili basati sulla valutazione del ciclo di vita ( LCA) per DAC, insieme ad altri approcci di rimozione del carbonio.

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