Metodo innovativo per la fissazione e lo stoccaggio della CO2

Rapporti scientifici volume 12, numero articolo: 1694 (2022) Citare questo articolo

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La concentrazione di CO2 nell'atmosfera terrestre è andata gradualmente aumentando a partire dalla Rivoluzione Industriale, principalmente a causa dell'uso dei combustibili fossili come fonti di energia. Sebbene il carbone e il petrolio siano stati vitali per lo sviluppo della civiltà moderna, è ormai riconosciuto che i livelli di CO2 nell’atmosfera devono essere ridotti per evitare i gravi effetti del cambiamento climatico, compresi i disastri naturali. Di conseguenza, esiste attualmente un notevole interesse nello sviluppo di metodi adeguati per la fissazione della CO2 nell'aria e nei gas di scarico. Il presente lavoro dimostra un approccio semplice ma innovativo alla fissazione chimica di concentrazioni di CO2 estremamente basse e molto elevate nell’aria, come quelle che potrebbero derivare da fonti industriali. Questo processo si basa sull'uso di soluzioni acquose dei composti idrosolubili NaOH e CaCl2, che reagiscono con la CO2 per produrre i solidi innocui CaCO3 (calcare) e NaCl (sale) tramite intermedi come NaHCO3 e Na2CO3. Il NaCl generato in questo processo può essere riconvertito in NaOH tramite elettrolisi, durante la quale vengono prodotti contemporaneamente H2 (che può essere utilizzato come fonte di energia pulita) e Cl2. Inoltre, l’acqua di mare contiene sia NaCl che CaCl2 e quindi potrebbe fornire una pronta fornitura di questi due composti. Questo sistema fornisce un approccio sicuro ed economico alla fissazione e allo stoccaggio simultanei della CO2.

Sebbene la Terra abbia attraversato nel corso del tempo numerosi periodi di cambiamenti ambientali significativi, l’ambiente del pianeta è rimasto insolitamente stabile negli ultimi 10.000 anni1. Durante questo periodo, vari sistemi naturali regolarono il clima della Terra e mantennero le condizioni che consentirono lo sviluppo umano. Tuttavia, questi sistemi di regolamentazione sono stati fortemente disturbati e il pianeta potrebbe essere prossimo a una soglia oltre la quale potrebbero verificarsi cambiamenti ambientali imprevedibili, come l’aumento della temperatura media globale2. Per ridurre le concentrazioni atmosferiche di CO2 come mezzo per mitigare tali effetti, nel 2015 in occasione della Conferenza delle Nazioni Unite sui cambiamenti climatici (COP20) è stato raggiunto il cosiddetto Accordo di Parigi. Questo accordo si basava sull’obbligo di contenere l’aumento della temperatura media globale inferiore a 2 °C rispetto alla temperatura precedente alla rivoluzione industriale e preferibilmente inferiore a 1,5 °C. Al momento, questo obiettivo è impegnativo e si basa esclusivamente sullo sviluppo di sistemi energetici a zero emissioni di carbonio. Ciononostante, il presidente eletto Joe Biden ha dichiarato che gli Stati Uniti d’America aderiranno all’Accordo di Parigi (rientrati storicamente oggi, 20 gennaio 2021) e l’attuale Primo Ministro del Giappone, Yoshihide Suga, ha dichiarato che il Giappone raggiungerà un obiettivo di riduzione delle emissioni di carbonio. società neutrale entro il 2050. Inoltre, il presidente della Repubblica popolare cinese, Xi Jinping, ha dichiarato che la Cina sarà a zero emissioni di carbonio entro il 2060. Anche così, poiché l’attuale concentrazione di CO2 nell’atmosfera è piuttosto elevata, sono in corso sforzi per ridurre la CO2 accumulata in modo da prevenire una crisi legata al cambiamento climatico. I climatologi hanno avvertito che nel prossimo decennio sarà necessaria una significativa riduzione del livello di CO2 nell’atmosfera terrestre2; pertanto è necessario avviare immediatamente questo processo. L’urgenza di questo lavoro è stata comunicata da attivisti per il cambiamento climatico come Greta Thunberg e gli eventi “Fridays for Future” si sono tenuti in tutto il mondo.

Sebbene le fonti energetiche rinnovabili, tra cui la radiazione solare e il vento, possano comportare una riduzione delle emissioni di CO2, questi sistemi alternativi richiedono comunque un dispendio energetico e possono comportare anche la produzione di CO2. Inoltre, questi approcci all’energia rinnovabile non rimuovono la CO2 già accumulata nell’atmosfera, né affrontano la continua generazione di CO2 dai gas di scarico e da fonti industriali. Pertanto, anche se si potesse realizzare immediatamente una società a zero emissioni di carbonio, la CO2 atmosferica accumulata non verrebbe ridotta. Per questi motivi è importante abbassare il livello di CO2 attualmente nell’atmosfera terrestre e sviluppare mezzi pratici per farlo il prima possibile. Per lo stoccaggio della CO2, è stato suggerito il geo-sequestro mediante l’iniezione di CO2 in formazioni geologiche sotterranee, come giacimenti petroliferi, giacimenti di gas e formazioni saline3,4, sebbene questi sistemi siano ancora progetti per il futuro.