Le tecnologie CCS sono ancora in larga parte in fase prototipale. Ciò significa che anche se in alcuni contesti vengono testate o persino utilizzate, non sono ancora disponibili per l’utilizzo commerciale su larga scala.

Se, da un lato, i più ottimisti credono che la diffusione su larga scala delle tecnologie CCS permetterebbe ai paesi di “decarbonizzare” i propri sistemi economici in modo efficace, gli scettici sostengono che fare eccessivo affidamento su queste tecnologie sia poco saggio e soprattutto, che ci distragga dall’obiettivo – ritenuto più importante – di diminuire le emissioni future.

Nel 2021, gli impianti CCS commerciali operativi o in costruzione in tutto il mondo erano 31, con una capacità di catturare 40 milioni di tonnellate di CO2 all’anno.

Tuttavia, una ricerca del Global CCS Institute indica che la CCS a livello mondiale dovrà crescere di più di 100 volte entro il 2050 se si vogliono raggiungere gli obiettivi climatici dell’Accordo di Parigi. Questo comporterebbe la costruzione di 70-100 impianti all’anno.

Numero di impianti CCS commerciali dal 2010 al settembre 2021 secondo la capacità di cattura e lo stato di sviluppo. Fonte: Global CCS Institute

Secondo il Rapporto Speciale dell’IPCC (il Panel Intergovernativo sui Cambiamenti Climatici) sulla cattura e lo stoccaggio dell’anidride carbonica, raggiungere questo obiettivo sarà possibile solo se gli stati implementeranno politiche coordinate in grado di soddisfare le necessità climatiche ma anche quelle degli attori coinvolti. Possibili misure comprendono: destinare maggiori risorse al settore di ricerca e sviluppo, implementare politiche relative ai prezzi del carbonio, creare standard di energia pulita e fornire sussidi a cui possano accedere le industrie che utilizzano le tecnologie CCS.

L’importanza della CSS è legata al fatto che, anche se la spinta verso le rinnovabili sta aiutando la transizione del settore energetico verso la decarbonizzazione, i combustibili fossili rappresentano ancora una grande fetta delle emissioni globali di CO2 prodotte in questo settore. Inoltre, le industrie pesanti come il cemento, il ferro e l’acciaio, l’alluminio, la cellulosa e la carta, o le raffinerie, continueranno inevitabilmente ad emettere CO2 nell’atmosfera.

L’implementazione delle tecnologie CCS in questi impianti può aiutare a ridurre il loro impatto: i promotori affermano che si potrà catturare fino all’85-90% delle emissioni di carbonio.

Attualmente, numerosi paesi del mondo stanno pianificando strategie per lo stoccaggio di CO2 su larga scala, in alcuni casi con grandi progetti su scala commerciale come lo Sleipner CO2 Storage Site in Norvegia e il Weyburn-Midale CO2 Project in Canada, che già immagazzinano CO2 nel sottosuolo. Più recentemente, altri progetti su larga scala sono stati avviati in Cina, Australia ed Europa, dimostrando una rinascita dell’interesse nei confronti della CCS e l’inizio del suo passaggio dalla fase prototipale a quella dell’implementazione.

Il processo di CCS si può suddividere in tre fasi: cattura, trasporto e stoccaggio.

Lo stoccaggio del carbonio catturato richiede il trasporto e l’immagazzinamento in strutture di adeguate, come i giacimenti esauriti di gas e petrolio. Fonte: Commissione europea, DG Tren

Nella fase di cattura, la CO2 viene prelevata direttamente dalla fonte delle emissioni (ad esempio le centrali elettriche) attraverso i gas di scarico – una miscela di prodotti della combustione composta da vapore acqueo, anidride carbonica, particolato, metalli pesanti e gas acidi. Per fare ciò si utilizzano vari processi chimici e macchinari che rimuovono gli agenti inquinanti.

Questo processo è diverso da quello di cattura e stoccaggio diretto del carbonio dall’aria

(Direct Air Carbon Capture and Storage – DACCS), in cui la rimozione di CO2 non avviene alla fonte delle emissioni, ma direttamente nell’atmosfera. Anche se il metodo DACCS ha il vantaggio di poter essere implementato ovunque – anche nello stesso sito dove avverrà poi lo stoccaggio – catturare la CO2 dall’atmosfera è più costoso rispetto a catturarla da un gas di scarico. Normalmente vi sono circa 410 ppm di CO2 in atmosfera, mentre nei gas di scarico se ne trova una quantità minore.

La seconda fase della CCS consiste nel comprimere e trasformare la CO2 in un fluido, in modo che possa essere trasportata in un sito di stoccaggio. Il trasporto avviene tramite oleodotti, navi o altri veicoli.

Infine, il carbonio liquefatto dev’essere immagazzinato in profondità nel sottosuolo. Tipicamente, tra i siti di stoccaggio troviamo giacimenti esauriti di petrolio e gas, formazioni saline profonde e giacimenti carboniferi.

La CCS può quindi aiutare l’industria ad abbassare le proprie emissioni. Tuttavia, ognuna delle fasi sopra descritte presenta una serie di sfide.

Il carbonio catturato non viene solo immagazzinato, ma può anche essere utilizzato – tecnica nota come cattura, utilizzo e stoccaggio del carbonio (Carbon Capture Utilization and Storage – CCUS). In questo processo, il carbonio catturato può essere utilizzato per produrre manufatti e in altri processi industriali.

Uno dei principali utilizzi del carbonio catturato è il recupero potenziato del petrolio (Enhanced Oil Recovery EOR): una tecnica di estrazione del petrolio in cui la CO2 e l’acqua vengono usate per far risalire il petrolio dal pozzo, favorendone il recupero e immagazzinando la CO2 nel sottosuolo.

Tuttavia, alcuni sottolineano l’aspetto paradossale di utilizzare il carbonio catturato per estrarre ancora più combustibili fossili che porteranno in atmosfera ulteriore carbonio, arrivando a mettere in discussione la validità di questo approccio nell’ottica della mitigazione.

Obiettivi climatici sempre più ambiziosi stanno favorendo lo sviluppo di CCS, tanto che nel 2021, è stata annunciata l’apertura di 100 nuovi impianti. Queste tecnologie diventeranno quindi sempre più importanti per raggiungere l’obiettivo e azzerare le emissioni nette, in particolare per quanto riguarda la rimozione delle inevitabili produzioni di gas climalteranti che derivano dall’industria pesante.

Tuttavia, anche se ci sono esperti che considerano incoraggianti i recenti progressi, l’ultimo rapporto della IEA rivela che i progetti di utilizzo di CCS sarebbero ancora ben lontani dal fornire gli 1,7 miliardi di tonnellate di capacità di cattura di CO2 entro il 2030 richiesti per lo scenario Net Zero entro il 2050.

Il mancato consenso fra gli esperti sulla potenziale efficacia delle tecnologie CCS favorisce un dibattito ancora molto acceso sull’argomento. Secondo un rapporto del 2021 realizzato da ricercatori del Tyndall Center for Climate Change Research del Regno Unito, “la tecnologia deve ancora affrontare molte problematiche, comincerebbe a dare risultati troppo tardi, dovrebbe essere distribuita su vasta scala a un tasso scarsamente credibile e fino ad ora è stata teatro di promesse troppo ottimistiche e risultati inferiori alle aspettative”.

“I governi sono troppo ottimisti sulle tecnologie che catturano e immagazzinano le emissioni di carbonio. Gran parte di queste tecnologie non è ancora stata testata, e inoltre non abbiamo abbastanza luoghi adatti per immagazzinare le grandi quantità di carbonio che dovrebbero essere catturate”, spiega Toshikazu Ishihara, ricercatore senior del Renewable Energy Institute.

I luoghi adatti allo stoccaggio non sono sempre facilmente raggiungibili e il trasporto può quindi diventare costoso e inefficiente, per non parlare dei rischi associati alla fuoriuscita accidentale di carbonio da questi siti.

Carbon capture and storage is not only 1) a false climate solution; 2) a publicly funded sewer system for #fossilfuel industry; it’s also 3) public health menace.

Danger Ahead: The Public Health Disaster That Awaits From Carbon Capture and Sequestration https://t.co/WraB3F3cfu

— Dr. Sandra Steingraber (@ssteingraber1) February 12, 2022

“La tecnologia CSS non è pratica ed è solo un modo di nascondere il problema sotto il tappeto, lasciandolo in mano alle prossime generazioni”, continua Ishihara, che spiega anche che una delle maggiori barriere alla diffusione su larga scala delle tecnologie CCS sono gli alti costi legati alle attrezzature necessarie e all’energia richiesta durante le fasi di cattura e stoccaggio.

Inoltre, anche il trasporto è considerato una barriera, poiché sono necessarie grandi quantità di energia per comprimere e raffreddare la CO2 e per mantenere le temperature abbastanza basse lungo gli oleodotti, che dovrebbero peraltro essere costruiti appositamente perché gli oleodotti e i gasdotti esistenti non sono adatti allo scopo.

Infine, una ricerca condotta da geofisici dell’Università di Stanford nel 2012 indica che lo stoccaggio del carbonio nel sottosuolo potrebbe essere rischioso e gli accumuli di pressione potrebbero causare perdite dai serbatoi e persino causare attività sismica.

Un punto di vista, questo, che è stato ulteriormente indagato in uno studio del 2020 sulla relazione tra fuoriuscite accidentali di carbonio ed alcuni terremoti in Giappone, dove si ritiene che alcuni pozzi abbiano avuto un ruolo nel terremoto di Hokkaido del 2018.

Appare evidente che la CCS non è la soluzione definitiva in grado di risolvere la crisi climatica da sola, e che i problemi legati alla sua diffusione su larga scala continueranno a presentarsi nel prossimo futuro. Tuttavia, è anche evidente che se collocata all’interno di un piano di azioni di mitigazione, la CCS può fornire un valido contributo per un futuro a basse emissioni di carbonio.

Impianti CCUS in funzione per applicazione, 1980-2021. Fonte: IEA

Lo scienziato del clima Dr. Zeke Hausfather spiega, in un lungo thread su Twitter: “La rimozione dell’anidride carbonica (Carbon Dioxide Removal, CDR) è necessaria per controbilanciare la coda di emissioni che è difficile portare a zero, riducendo la CO2 in atmosfera e raffreddando il pianeta in futuro. Fermare semplicemente le emissioni di CO2 non ridurrà le temperature globali, l’unico modo per farlo è il CDR”. 

Una conferma dell’importanza delle tecnologie CCS si trova anche nel rapporto dell’IPCC dal titolo “​​Riscaldamento Globale di 1.5” che, pubblicato nell 2018, identifica quattro percorsi per raggiungere le emissioni nette zero. Tre di questi percorsi includono la CCS come una delle tecnologie  principali. 

Inoltre, la CCS è sempre più legata a fonti di energia a basso contenuto di carbonio come l’idrogeno blu, che si può produrre utilizzando centrali elettriche già esistenti e catturando le emissioni nocive rilasciate nel processo di produzione.

La recente rinascita dell’interesse nei confronti della CCS ha portato alcuni esperti a sostenere che potremmo essere ad un punto di svolta per questa tecnologia, a patto che venga sviluppata di pari passo con gli altri sforzi di mitigazione e non con l’intento di sostituirli.