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Si può davvero aspirare CO2 dall’atmosfera?

Dall'innovazione tecnologica alla ricerca, vogliamo trattare in particolar modo i temi legati all'ambiente ed alla energia, non solo pero' con uno sguardo puramente tecnico ma anche con quello politico, piu' ampio, di respiro strategico

Si può davvero aspirare CO2 dall’atmosfera?

Messaggioda franz il 22/01/2015, 18:38

Uno scienziato della Columbia University e la sua startup credono di avere escogitato il piano per salvare la Terra. Ora devono convincere il resto del mondo.
di Eli Kintisch |

Il fisico Peter Eisenberger si aspettava che i colleghi reagissero scetticamente alla sua idea. Dopotutto, sosteneva di aver inventato una macchina in grado di ripulire l’atmosfera dagli eccessi di anidride carbonica, convertendo il gas in combustibile o permettendo di sequestrarlo nel sottosuolo. Lo scienziato della Columbia University era poi consapevole che la decisione di chiamare Global Thermostat una startup di appena due anni non sarebbe stata colta come un esercizio di umiltà.

La ricezione nella primavera del 2009 era però stata persino peggiore di quanto avesse immaginato. Per prima cosa, aveva incontrato un comitato speciale allestito dall’American Physical Society al fine di revisionare possibili soluzioni per ridurre la quantità di anidride carbonica nell’atmosfera ricorrendo alla cosiddetta “air capture”, che consisterebbe, in sostanza, nella sua rimozione dal cielo. Il comitato aveva ascoltato educatamente alla sua presentazione, ma non si era soffermato per fare delle domande. Poche settimane dopo, Eisenberger avrebbe esposto la sua idea a un gruppo di scienziati, altrettanto scettici, presso il National Energy Technology Laboratory del DOE degli Stati Uniti in West Virginia. Qui, aveva spiegato che la ricerca del suo laboratorio riguardava delle sostanze chimiche, denominate ammine, che vengono già adoperate per catturare l’anidride carbonica concentrata emessa dalle centrali a combustibili fossili. Secondo lui, questa stessa tecnologia basata sulle ammine aveva il potenziale per assolvere compiti ben più duri ed ambiziosi, come estrarre anidride carbonica dal cielo, dove la sua concentrazione è pari a 400 parti per milione. Questa misura è 300 volte più dispersa che nelle ciminiere delle centrali elettriche. Eisenberger sosteneva di aver sviluppato un semplice design per raggiungere il suo scopo in maniera economica, in parte per merito del modo in cui aveva immaginato di riciclare le ammine. “Non hanno neppure provato ad ascoltarmi”, ricorda. “In quel momento mi sono sentito come se mi avessero urinato addosso”.

Il CTO e co-fondatore della Global Thermostat, Peter Eisenberger, di fronte alla macchina per catturare l’aria.

Immagine

Il giorno seguente, però un manager del laboratorio lo avrebbe chiamato tutto emozionato. Gli scienziati del DOE si erano resi conto che i campioni di ammine del laboratorio si erano legati all’anidride carbonica della stanza a temperatura ambiente – un fatto che non avevano apprezzato prima di allora. Questo significava che l’approccio di Eisenberger era per lo meno “fattibile”, stando a Mac Gray, uno dei chimici del laboratorio del DOE.

Cinque anni dopo, la società di Eisenberger ha raccolto fondi per $24 milioni, costruito un impianto dimostrativo funzionante e firmato accordi per fornire almeno ad un cliente l’anidride carbonica raccolta dal cielo. La prossima sfida, però, sarà dimostrare che la tecnologia potrebbe avere un impatto rivoluzionario sul pianeta, degno del nome della sua società.

La necessità di avere un macchinario col quale aspirare l’anidride carbonica è evidente. La maggior parte delle tecnologie atte a mitigare l’emissione di anidride carbonica funziona solamente nei punti in cui il gas viene emesso in grandi concentrazioni, come nelle centrali elettriche. Macchine in grado di catturare l’aria, però, potrebbero essere installate ovunque sul pianeta e agire su quel 52 percento di emissioni che sono provocate da fonti distribuite e piccole, quali le automobili, le fattorie e le abitazioni. Se mai diverrà pratica, peraltro, la strategia dell’air capture potrebbe ridurre gradualmente la concentrazione di anidride carbonica nell’atmosfera. Con l’accelerare delle emissioni – che oggi crescono del 2 percento l’anno, ovvero a due volte il ritmo registrato nell’ultimo trentennio del 20° secolo – gli scienziati hanno cominciato a riconoscere l’urgenza del raggiungimento delle cosiddette “emissioni negative”.

La ovvia necessità di questa tecnologia ha motivato diversi altri tentativi di trovare approcci che possano essere pratici. La Climate Engineering di Calgary, ad esempio, cattura l’anidride carbonica utilizzando una soluzione liquida di soda caustica, una tecnica industriale ben consolidata. Una società co-fondata da uno dei primi pionieri dell’idea e collega di Eisenberger, Klaus Lackner, ha lavorato a questo problema per diversi anni, prima di rinunciarvi nel 2012.

Un rapporto rilasciato ad aprile dall’Intergovernmental Panel on Climate Change sostiene che, onde evitare di superare l’incremento di 2° C fissato a livello internazionale per il riscaldamento globale, sarà necessario implementare su scala globale strategie di “rimozione dell’anidride carbonica quali l’air capture. (vedi “The Cost of Limiting Climate Change Could Double without Carbon Capture Technology"). “Considerato che supereremo di molto il limite di sicurezza per le emissioni di CO2, ammesso che ce ne sia uno, le emissioni negative sono decisamente necessarie per ripristinare l’atmosfera. La domanda che mi perseguita è se sia possibile riuscirci in maniera economica”

La maggior parte degli esperti è scettica (vedi “What Carbon Capture Can’t Do").
Un rapporto steso nel 2011 dall’American Physical Soceity identificava le sfide fisiche ed economiche fondamentali. Il fatto che l’anidride carbonica si leghi alle ammine, formando una molecola denominata carbammato, è risaputo. L’anidride carbonica, però, ammonta ad appena una molecola ogni 2,500 molecole nell’aria. Questo significa che, per essere efficace, un sistema di cattura dell’aria dovrebbe far passare enormi quantità di aria attraverso le ammine, così da garantire che una quantità sufficiente di anidride carbonica aderisca a loro. Oltretutto, le ammine dovrebbero poter essere successivamente rigenerate così da essere riutilizzate. Secondo il rapporto del 2011, questo processo richiederebbe una grande quantità di energia e risulterebbe quindi molto costoso. È per questo motivo che il rapporto concludeva dicendo che la cattura dell’aria “non è attualmente un approccio economicamente fattibile per mitigare il cambiamento climatico”.

Il personale della Global Thermostat è consapevole delle pesanti economie di scala che gravano su questo progetto ma continua ad essere ottimista. Per rendere l’air capture vantaggiosa, spiega la co-fondatrice Graciela Chichilnisky, una economista e matematica della Columbia University, basterebbe sfruttare la domanda di gas da parte di diversi settori industriali. Esiste già un mercato multimiliardario dell’anidride carbonica, che viene adoperata per rinvigorire i pozzi petroliferi, produrre bevande gassate e stimolare la crescita delle piante nelle serre commerciali. Storicamente, il gas viene venduto a circa $100 la tonnellata. Eisenberger dice però che il prototipo della sua azienda potrebbe estrarre una tonnellata concentrata del gas a un prezzo ben inferiore. L’idea consiste nel cominciare a vendere l’anidride carbonica a mercati di nicchia, come quello per il recupero dei pozzi petroliferi, per poi approcciarne altri più grandi, come quello che ricorre a catalizzatori per produrre combustibili attraverso processi alimentati con l’energia soalre. “Una volta raggiunti i primi guadagni con la cattura dell’anidride carbonica saranno le persone a contribuire alla diffusione di questa tecnologia nel loro stesso interesse”, spiega Chichilnisky.

La fase di riscaldamento

Eisenberger e la Chichilnisky erano colleghi nel 2008 quando si sono resi conto di avere interessi complementari: l’energia da una parte e le economie ambientali dall’altra, incluso il lavoro per aiutare a dar forma al Protocollo di Kyoto del 1991, il primo patto sull’abbattimento delle emissioni. I paesi si erano impegnati ad operare importanti tagli, ricorda la Chichilnisky, ma le realtà politiche ed economiche “non avevano fornito alcun sistema per implementarli”. La coppia ha così deciso di creare una società per affrontare la sfida delle emissioni.

I due si sono concentrati sull’air capture, sviluppata originariamente dagli scienziati nazisti che utilizzavano assorbenti liquidi per rimuovere gli accumuli di anidride carbonica dai sommergibili. Nell’inverno del 2008, Eisenberger si è rinchiuso in una piccola abitazione con grandi finestre volte verso l’oceano a Mendocino County, in California. Qui, ha studiato la letteratura esistente sulla cattura dell’anidride carbonica ed ha preso una decisione fondamentale. Finora, gli scienziati che lavorano al sequestro di anidride carbonica hanno sempre incentrato la propria ricerca sulle grandi concentrazioni di gas. Eisenberger e la Chichilnisky, invece, si sono concentrati su un altro elemento: la temperatura.

Gli ingegneri avevano già impiegato le ammine per rimuovere CO2 dai fumi di scarico, le cui temperature all’uscita dalle ciminiere si aggirano intorno a 70° C. La successiva rimozione della CO2 dalle ammine – la “rigenerazione” delle ammine – richiede solitamente delle reazioni che avvengono a 120° C. Per contrasto, Eisenberger ha calcolato che il suo sistema potrebbe operare intorno agli 85° C, richiedendo così molta meno energia. Questa soluzione ricorrerebbe al vapore per due motivi. Il vapore permetterebbe di riscaldare la superficie, permettendo alle ammine di rilasciare la CO2 da raccogliere e spazzarla via dalla superficie.

Il punto di svolta? Necessitando di un minor numero di sistemi per la gestione del calore rispetto a quello previsto nell’impiego di ammine nelle ciminiere delle centrali elettriche, la progettazione di un impianto di air capture potrebbe essere più semplice ed economica. Utilizzando i dati raccolti dal prototipo, il team di Eisenberger stima che a seconda della durata delle superfici di ammine, questo approccio potrebbe costare fra i $15 e i $50 per tonnellata di anidride carbonica catturata.

Se la Global Thermostat riuscirà anche solo ad avvicinarsi ai prezzi stimati, un folto numero di mercati di nicchia la approcceranno. La startup ha stabilito una collaborazione con la Algae Systems di Carson City, in Nevada, per la produzione di biocombustibili tramite alghe e anidride carbonica. Nel frattempo, continua a crescere la domanda di anidride carbonica da iniettare nei pozzi esauriti, una tecnica conosciuta come enhanced oil recovery. Uno studio stima che entro il 2012 questa applicazione potrebbe arrivare a chiedere fino a 3 miliardi di tonnellate di anidride carbonica l’anno, un valore dieci volte maggiore rispetto al mercato del 2011.

In termini di quantità necessarie a ridurre o anche solo stabilizzare la concentrazione di anidride carbonica nell’atmosfera, quel valore non è che una goccia nel mare, ma secondo Eisenberger non esistono alternative all’air capture. Il semplice sequestro dell’anidride carbonica dalle centrali a carbone, spiega, non fa altro che estendere la dipendenza della società dal carbone.
...

Segue su http://www.technologyreview.it/?p=article&a=4271
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Re: Si può davvero aspirare CO2 dall’atmosfera?

Messaggioda pianogrande il 22/01/2015, 19:17

Il Carbammato d'Ammonio è infatti un intermedio di lavorazione nella produzione di Urea da Anidride carbonica e Ammoniaca.

Fino a qui, siamo nella chimica industriale classica.

In una fabbrica in cui ho lavorato, c'era uno studio (non realizzato) per produrre Urea catturando CO2 (anidride carbonica) dai fumi della centrale termica.
Il prodotto finale è, essenzialmente, Urea ed acqua.
Roba dei primi anni settanta.
Ma il carbammato non è acqua fresca e qui mi fermo se no annoio.

Insomma.
Non mi sembra sta gran genialata.
A meno che non ci sia qualcosa che non viene detto.

Per esempio, il bilancio energetico è sicuramente fondamentale (se no di CO2 finiamo per produrne di più) e comunque, visto che i numeri globali in gioco assomigliano ai fantastiliardi di Zio Paperone sarebbe davvero una novità se un processo del genere portasse solo a risultati significativi.
Non parliamo poi del fatto che possa risolvere il problema.

Resto comunque curioso di saperne di più.
Fotti il sistema. Studia.
pianogrande
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Re: Si può davvero aspirare CO2 dall’atmosfera?

Messaggioda mauri il 23/01/2015, 12:09

mah?
forse è più flessibile questo sistema, magari più economico e si presta ad altri utilizzi oltre a integrarsi nelle strutture quindi non ha impatti antiestetici
ciao mauri

http://www.repubblica.it/ambiente/2014/ ... 100014594/

Svizzera, coltivazione di alghe sul cavalcavia. Per l'ambiente

Idea bizzarra ma sicuramente originale quella di The Cloud Collective: un fotobioreattore che sfrutta sole e anidride carbonica per far crescere una coltura in mezzo al traffico cittadino. Secondo gli artefici del progetto, dalle alghe si potranno estrarre sostanze per medicinali, integratori e alimenti con un basso impatto ambientale
mauri
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