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Cosa dice l'ultimo rapporto IPCC sulla cattura del carbonio?  

20 aprile 2022 Area di lavoro: Cattura del carbonio

La cattura e lo stoccaggio del carbonio restano al centro delle strategie di mitigazione del clima nel contributo del Gruppo di Lavoro III alla AR6

I rapporti dell'IPCC non sono per i deboli di cuore. Con le sue 2.913 pagine, l'ultimo documento dell'organizzazione - il Contributo del Gruppo di Lavoro III (WGIII) al Sesto Rapporto di Valutazione (AR6) - fa riflettere. Chiarisce che non abbiamo bisogno di niente di meno che di uno sforzo globale immediato, travolgente e coordinato per respingere i peggiori effetti del cambiamento climatico.     

Tuttavia, se si allarga lo sguardo per un minuto, l'importanza complessiva del rapporto è di speranza. È vero che le emissioni sono aumentate nell'ultimo decennio e che per contenere il riscaldamento globale entro 1,5 gradi Celsius sarà necessaria una trasformazione senza precedenti del nostro sistema energetico. Tuttavia, il rapporto WGIII dell'IPCC chiarisce che l'umanità ha gli strumenti (in varie fasi di commercializzazione) per decarbonizzare. 

Una delle tecnologie su cui il WGIII ha avuto molto da dire è la cattura e lo stoccaggio del carbonio (identificata in tutto il rapporto come CCS), e i suoi derivati la cattura e lo stoccaggio diretto del carbonio nell'aria (DACCS) e la bioenergia con cattura e stoccaggio del carbonio (BECCS). Tutte e tre le tecnologie utilizzano un tipo di chimica simile per "catturare" l'anidride carbonica e tutte e tre si basano sulle stesse geologie per lo stoccaggio sotterraneo permanente. Le tecnologie DACCS e BECCS sono importanti sottoinsiemi della cattura e dello stoccaggio del carbonio in quanto sono in grado di ridurre le concentrazioni atmosferiche di anidride carbonica - note anche come rimozione dell'anidride carbonica (CDR). Il DACCS rimuove l'anidride carbonica esistente dall'atmosfera, mentre il BECCS cattura e immagazzina l'anidride carbonica rilasciata da processi basati sulla biomassa.  

Il rapporto fornisce una valutazione equilibrata delle opportunità e delle sfide per la cattura del carbonio. Di seguito sono riportati i risultati principali, accompagnati da citazioni tratte dalla Sintesi per i responsabili politici.

La cattura e lo stoccaggio del carbonio (compresi DACCS e BECCS) sono fondamentali per i percorsi di mitigazione dell'IPCC.

Il WGIII ha chiarito che la cattura e lo stoccaggio del carbonio sono una strategia di decarbonizzazione fondamentale nella maggior parte dei percorsi di mitigazione. Tra i 97 percorsi valutati che mantengono il riscaldamento globale al di sotto di 1,5ºC con un "superamento nullo o limitato" (ovvero con una ridotta possibilità di superare 1,5ºC nel breve termine), esiste un'ampia gamma di possibili livelli di diffusione della tecnologia, con una media mediana di 665 gigatonnellate (Gt) di anidride carbonica catturata e stoccata cumulativamente tra oggi e il 2100.  

Il WGIII identifica anche sette percorsi specifici, denominati "percorsi di mitigazione illustrativi" (IMP), che sintetizzano ed evidenziano al meglio le diverse strategie di decarbonizzazione - quattro che raggiungono 1,5 ºC e tre che mantengono le temperature "probabilmente al di sotto dei 2 ºC". Solo uno dei sette IMP non prevede la cattura del carbonio. Tuttavia, questo scenario richiede che la domanda globale di energia venga quasi dimezzata nei prossimi 30 anni, il che è irrealistico dal punto di vista socio-politico, vista la povertà energetica esistente nel mondo e il fatto che la domanda di energia deve aumentare con l'industrializzazione e l'urbanizzazione di gran parte del mondo. Anche lo scenario basato su un'adozione particolarmente elevata delle energie rinnovabili richiede comunque la cattura e lo stoccaggio di oltre 3 Gt di anidride carbonica all'anno entro il 2050 (Figura 3.15 nel rapporto completo).  

I BECCS e i DACCS svolgono un ruolo centrale nei percorsi di mitigazione dell'IPCC.

Anche la rimozione dell'anidride carbonica (CDR) da parte dei BECCS e dei DACCS è fortemente considerata nella maggior parte dei percorsi di mitigazione dell'IPCC, anche se il ruolo dei BECCS è minore rispetto ai precedenti rapporti dell'IPCC:  

"L'impiego di CDR per controbilanciare le emissioni residue difficili da abbattere è inevitabile se si vogliono raggiungere emissioni nette zero di CO2 o GHG netti. L'entità e la tempistica dell'impiego dipenderanno dalle traiettorie di riduzione delle emissioni lorde nei diversi settori". - Sintesi per i responsabili politici (SPM), pag. 47

Entro il 2100, una media di 334 Gt di anidride carbonica derivata da biomassa da BECCS viene immagazzinata dai percorsi IPCC che raggiungono 1,5ºC senza overshoot o con un overshoot limitato, e ancora di più (464 Gt) da quelli con maggiori possibilità di overshoot - i percorsi con overshoot più elevato necessitano di un maggior numero di assorbimenti per invertire l'effetto delle riduzioni più lente delle emissioni all'inizio del secolo. Nonostante questi grandi volumi, il BECCS cattura di fatto meno anidride carbonica nei percorsi di mitigazione rispetto ai precedenti rapporti dell'IPCC, in considerazione dell'uso del suolo e di altre sfide sociali ed economiche associate all'uso di tali grandi quantità di biomassa (Capitolo 7).

Un altro cambiamento degno di nota rispetto alle precedenti valutazioni dell'IPCC è un ruolo maggiore per il DACCS, che negli ultimi cinque anni ha compiuto progressi significativi tanto da meritare l'inclusione nei piani di mitigazione di diversi Paesi. Tuttavia, la tecnologia deve ancora essere dimostrata su larga scala e rimane più costosa e ad alta intensità energetica rispetto alle rimozioni da biomassa; pertanto, svolge un ruolo minore nella maggior parte dei percorsi, con una media di 30 Gt catturate nei percorsi a 1,5 ºC con overshoot limitato e 109 Gt in quelli con overshoot elevato (Capitolo 3). 

La cattura e lo stoccaggio del carbonio sono in grado di decarbonizzare molti processi industriali.

Come discusso nel Capitolo 11 del rapporto, la cattura e lo stoccaggio del carbonio sono fondamentali per decarbonizzare le emissioni industriali difficili da abbattere, che richiedono calore ad alta temperatura o producono intrinsecamente anidride carbonica. Dal 2000, le emissioni di questo settore sono cresciute più rapidamente di qualsiasi altro, a causa della crescita del PIL e dell'intensità dei materiali nella società. 

"L'uso di acciaio, cemento, plastica e altri materiali è in aumento a livello globale e nella maggior parte delle regioni". - SPM, pag. 38 

"I progressi verso le emissioni nette di gas serra dell'industria saranno consentiti dall'adozione di nuovi processi produttivi che utilizzano elettricità, idrogeno, carburanti e gestione del carbonio a basso o nullo contenuto di gas serra". - SPM, pag. 38 

Nel breve termine, la cattura e lo stoccaggio del carbonio sono l'unica soluzione tecnologica praticabile per decarbonizzare il cemento. 

"Fino a quando non saranno acquisite nuove conoscenze chimiche, la riduzione profonda delle emissioni del processo del cemento si baserà sulla sostituzione dei materiali cementizi già commercializzati e sulla disponibilità di CCS". - SPM, pag. 38 

Le opzioni per la decarbonizzazione del processo siderurgico dipendono in larga misura dall'impiego di metodi di produzione basati sull'idrogeno (in combinazione con forni ad arco elettrico che funzionano con elettricità priva di carbonio) o dalla cattura del carbonio. Anche per la produzione e l'utilizzo di prodotti chimici, la cattura del carbonio è una strategia di decarbonizzazione fondamentale.  

"La riduzione delle emissioni derivanti dalla produzione e dall'uso di sostanze chimiche dovrebbe basarsi su un approccio basato sul ciclo di vita, che comprenda un maggiore riciclo della plastica, il cambio di combustibile e di materia prima e il carbonio ricavato da fonti biogeniche e, a seconda della disponibilità, da CCU, da emissioni dirette nell'aria di CO2 diretta nell'aria, nonché la CCS". - SPM, pag. 38 

Molti percorsi di mitigazione mostrano quindi un uso significativo della cattura del carbonio nel settore industriale. Anche il PMI basato su alti livelli di utilizzo di energia rinnovabile e sull'elettrificazione dei processi (PMI-Ren) richiede un rapido aumento a quasi due Gt diCO2 industriale catturata entro il 2030, mentre i percorsi che si basano su un'azione più lenta compensata dalla rimozione di anidride carbonica vedono un ampio uso di BECCS nell'industria (Figura 11.12 nel rapporto completo). 

La cattura del carbonio può svolgere un ruolo chiave anche nei sistemi a energia netta zero.

Anche se le fonti rinnovabili a basso costo, come l'energia eolica e solare, svolgeranno un ruolo crescente nel nostro sistema energetico, i percorsi di mitigazione mostrano un ampio mix di tecnologie per la generazione di elettricità, compresa la cattura del carbonio (Capitolo 6). In particolare, il Rapporto afferma che l'uso di combustibili fossili con cattura del carbonio è una delle diverse opzioni per ridurre il costo totale della decarbonizzazione nei sistemi energetici in cui le fonti rinnovabili forniscono la maggior parte dell'energia utilizzata. La cattura del carbonio può anche consentire la produzione a basse emissioni di combustibili a zero emissioni che saranno necessari per la decarbonizzazione di settori come l'industria, i trasporti e gli edifici. 

"Netto zero CO2 I sistemi energetici comportano: una sostanziale riduzione dell'uso complessivo di combustibili fossili, un uso minimo di combustibili fossili non ancora esauriti e l'uso di CCS nel sistema fossile rimanente; sistemi elettrici che non emettono emissioni nette di CO2; elettrificazione diffusa del sistema energetico, compresi gli usi finali; vettori energetici come i biocarburanti sostenibili, l'idrogeno a basse emissioni e i derivati nelle applicazioni meno adatte all'elettrificazione; conservazione ed efficienza energetica; maggiore integrazione fisica, istituzionale e operativa del sistema energetico". - SPM, pag. 36 

La cattura del carbonio può ridurre efficacemente l'uso di combustibili fossili

Il Capitolo 6 del WGIII chiarisce che dobbiamo trasformare gli impianti a combustibili fossili esistenti o ritirarli. Non possiamo permettere nuove forme di emissioni ininterrotte e la cattura del carbonio è una delle tecnologie più adatte a questo scopo. Una media di 196 Gt di anidride carbonica fossile è stata catturata e stoccata cumulativamente nei percorsi a basso superamento di 1,5 ºC. L'uso della cattura del carbonio nel sistema fossile rimanente è evidenziato come una componente chiave di un sistema energetico a zero emissioni. 

"Tutti i percorsi modellati a livello globale che limitano il riscaldamento a 1,5°C (>50%) senza overshoot o con un overshoot limitato, e quelli che limitano il riscaldamento a 2°C (>67%) comportano riduzioni rapide e profonde e, nella maggior parte dei casi, immediate delle emissioni di gas serra in tutti i settori. Le strategie di mitigazione modellate per ottenere queste riduzioni includono la transizione dai combustibili fossili senza CCS a fonti energetiche a bassissimo o nullo contenuto di carbonio, come le fonti rinnovabili o i combustibili fossili con CCS, misure sul lato della domanda e il miglioramento dell'efficienza, la riduzione delle emissioni di gas non CO2 e l'impiego di metodi di rimozione del biossido di carbonio (CDR) per controbilanciare le emissioni residue di gas serra". - SPM, pag. 32. 

Esiste una capacità di stoccaggio sufficiente per tutte le forme di cattura e stoccaggio del carbonio.

Esistono sinergie critiche per la cattura e lo stoccaggio del carbonio, il DACCS e il BECCS. Tutti e tre utilizzano le stesse aree di stoccaggio sotterraneo e per tutti e tre esiste un ampio spazio di stoccaggio sotterraneo .  

"Il sistema tecnico geologico per la cattura della CO2 è stimata nell'ordine di 1000 gigatonnellate di CO2che è superiore alla quantità di CO2 da qui al 2100 per limitare il riscaldamento globale a 1,5°C, anche se la disponibilità regionale di stoccaggio geologico potrebbe essere un fattore limitante". - SPM, pag. 37 

I co-benefici della cattura del carbonio sono importanti per contribuire al raggiungimento degli Obiettivi di Sviluppo Sostenibile (SDGs). 

I 17 obiettivi di sviluppo sostenibile (SDG) delle Nazioni Unite sono stati concepiti per contribuire a migliorare la qualità della vita degli esseri umani in tutto il mondo e comprendono obiettivi quali "Buona salute e benessere" (SDG 3), "Lavoro dignitoso e crescita economica" (SDG 8) e "Industria, innovazione e infrastrutture" (SDG 9). Come mostrato nella Figura SPM.8 e discusso nel Capitolo 11, la cattura del carbonio è una tecnologia che può aiutare le società a raggiungere gli Obiettivi di Sviluppo Sostenibile (SDG) e fornisce importanti co-benefici economici e sociali. 

Le sfide per una robusta scalata della cattura del carbonio si presentano soprattutto nel settore energetico.

Come sottolineato nel Capitolo 6, nel breve termine i costi della cattura e dello stoccaggio del carbonio possono variare in modo significativo a seconda dell'applicazione e della regione in cui la tecnologia viene utilizzata. Questi costi devono essere ridotti attraverso l'innovazione e la diffusione, che portano a economie di scala e all'apprendimento attraverso la pratica. Tuttavia, la Figura SPM.7 mostra anche che tutte le tecnologie del settore energetico, ad eccezione dell'eolico e del solare, sono costose nel breve periodo. Anche la scarsità d'acqua potrebbe rappresentare una sfida tecnica alla diffusione della cattura del carbonio nelle centrali elettriche delle regioni più aride, sebbene stiano emergendo diverse strategie e tecnologie per ridurre l'uso dell'acqua. Infine, diverse importanti applicazioni della cattura del carbonio richiedono ulteriori sviluppi per raggiungere la piena maturità tecnica e la commercializzazione.  

"La CCS è meno matura nel settore dell'energia, così come nella produzione di cemento e prodotti chimici, dove è un'opzione di mitigazione critica". - SPM, pag. 37. 

Il crescente sostegno politico e pubblico alla cattura e allo stoccaggio del carbonio è fondamentale per accelerarne la diffusione

Il rapporto evidenzia chiaramente che la diffusione della cattura del carbonio è in grave ritardo rispetto alla tabella di marcia necessaria per raggiungere gli obiettivi globali di mitigazione del clima. Una politica ben progettata, il sostegno pubblico e l'innovazione sono fondamentali per migliorare i tassi di diffusione della cattura del carbonio. Una maggiore consapevolezza e accettazione della cattura del carbonio da parte dell'opinione pubblica contribuirà notevolmente alla sua diffusione (Capitolo 11).  

"Attualmente, i tassi globali di diffusione delle CCS sono molto inferiori a quelli dei percorsi modellati che limitano il riscaldamento globale a 1,5°C o 2°C. Condizioni abilitanti come strumenti politici, maggiore sostegno pubblico e innovazione tecnologica potrebbero ridurre queste barriere". - SPM, pag. 37 

Il grande risultato 

Il WGIII chiarisce che per evitare i peggiori effetti del cambiamento climatico è necessario adottare due strategie generali: in primo luogo, evitare che la maggior parte delle emissioni di gas serra (GHG) raggiunga l'atmosfera (con soluzioni che includono la cattura del carbonio) e, in secondo luogo, rimuovere l'anidride carbonica già presente nell'atmosfera (con soluzioni che includono la rimozione dell'anidride carbonica). Nell'ambito di queste due strategie esiste una serie di tecnologie, ognuna con i propri pregi e difetti. Il vantaggio della cattura del carbonio è che può attuare entrambe le strategie in modo significativo.   

È chiaro che abbiamo bisogno di molta cattura del carbonio per tenere sotto controllo il riscaldamento globale. Più i responsabili politici capiranno le implicazioni del contributo del WGIII all'AR6, più comprenderanno l'urgente necessità di garantire che queste tecnologie siano sviluppate e commercializzate come una valida opzione tecnologica di decarbonizzazione da diffondere su larga scala.  

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