Che cos'è la cattura e lo stoccaggio del carbonio?

È possibile evitare in modo permanente che il CO₂ entri nell'atmosfera e provochi cambiamenti climatici iniettandolo in alcuni tipi di formazioni rocciose che si trovano in profondità nel sottosuolo. La CO₂ deve prima essere "catturata" separandola dai gas di scarico ricchi di CO₂ degli impianti industriali. Il processo di cattura della CO₂ può utilizzare diverse tecnologie, ma attualmente le soluzioni più utilizzate impiegano sostanze chimiche che legano selettivamente la CO₂ e poi rilasciano il gas quando vengono riscaldate. La CO₂ deve spesso essere trasportata al luogo di stoccaggio, che può avvenire tramite condutture, navi, ferrovie o strade.

Figura 1: Illustrazione semplificata della cattura e dello stoccaggio del carbonio (a sinistra)

Perché l'Europa ha bisogno della cattura e dello stoccaggio del carbonio per raggiungere i suoi obiettivi climatici?

La cattura del carbonio è necessaria soprattutto per gestire le emissioni di CO₂ dei settori industriali che hanno poche o nessuna altra opzione disponibile, o perché rilasciano intrinsecamente CO₂ da un processo chimico, o perché sono molto difficili da alimentare con la sola elettricità rinnovabile. Si tratta di emissioni provenienti da cemento, prodotti chimici come i fertilizzanti, impianti di incenerimento dei rifiuti e acciaierie.

La rimozione permanente di CO₂ dall'atmosfera sarà necessaria anche per bilanciare le emissioni rimanenti da settori ancora più costosi da decarbonizzare, come l'aviazione, e per invertire qualsiasi "superamento" dei livelli atmosferici accettabili di CO₂.

La Legge europea sul clima prevede che l'UE raggiunga emissioni nette di gas serra pari a zero entro il 2050 - un obiettivo coerente con la raccomandazione del Gruppo internazionale di esperti sul cambiamento climatico (IPCC) di limitare il riscaldamento globale a 1,5°C. Gli studi sul modo in cui l'Europa può raggiungere lo zero netto in tempo utile indicano quasi tutti un ruolo significativo delle tecnologie di cattura e stoccaggio del carbonio, sia per ridurre le emissioni di CO₂ dell'industria che per rimuovere la CO₂ dall'atmosfera. Tra queste, le analisi dell'IPCC, dell'Agenzia Internazionale dell'Energia e del Comitato Scientifico Consultivo Europeo sui Cambiamenti Climatici (Figura 2). L'analisi dell'UE ha stimato che entro il 2050 potrebbe essere necessario catturare circa 300-600 milioni di tonnellate all'anno di CO₂, ovvero circa l'11-22% delle emissioni di CO₂ dell'UE nel 2021.

Figura 2: Stime delle quantità di CO₂ che dovrebbero essere catturate in Europa per raggiungere lo zero netto nel 2050, secondo vari studi della Commissione europea, di DNV, dell'IPCC, dell'AIE e del Comitato scientifico consultivo europeo sui cambiamenti climatici (solo per l'UE).

Anche se non possiamo sapere con esattezza quanto sarà necessario per la cattura e lo stoccaggio del carbonio, è chiaro che questa tecnologia dovrà essere incrementata molto rapidamente. Decarbonizzare l'Europa in meno di 30 anni è una sfida senza precedenti che richiederà un'ampia gamma di tecnologie per affrontare diversi settori dell'economia e diversi Paesi. Avere a disposizione un maggior numero di tecnologie riduce anche il rischio climatico che altre soluzioni non si sviluppino abbastanza velocemente.

La tecnologia è collaudata su scala reale?

Il processo completo di cattura e stoccaggio della CO₂ di origine antropica è oggi dimostrato in oltre 40 siti commerciali in tutto il mondo, i primi dei quali hanno avuto inizio nel 1972. Molti di questi impianti si trovano in Nord America, dove la CO₂ è ampiamente utilizzata per aumentare la produzione di petrolio, ma di conseguenza viene immagazzinata nel sottosuolo. Cinque impianti operativi immagazzinano la CO₂ in "serbatoi salini" profondi, a puro beneficio del clima, tra cui i progetti Sleipner e Snøhvit in Norvegia. Sleipner separa la CO₂ dal gas naturale e la stocca in sicurezza sotto il Mare del Nord dal 1996.

Tuttavia, le singole tecnologie coinvolte nella cattura e nello stoccaggio del carbonio sono molto più diffuse:

• La tecnologia di separazione del CO₂ viene utilizzata da quasi 100 anni per rimuovere il CO₂ dal gas naturale.
• Alcune altre industrie, come la produzione di fertilizzanti e di bioetanolo, producono CO₂ relativamente pura o effettuano già la separazione della CO₂ come parte del processo.
• Oltre 160 milioni di tonnellate di CO₂ vengono catturate ogni anno per essere utilizzate in industrie come quella alimentare o dei fertilizzanti.
• Ci sono oltre 8000 km di condutture che trasportano CO₂ negli Stati Uniti e 300 km di condutture di CO₂ nei Paesi Bassi.

Le tecnologie di cattura del carbonio esistenti devono ora essere utilizzate su larga scala in una gamma più ampia di impianti inquinanti. Le tecnologie utilizzate per catturare la CO₂ possono differire a seconda del settore in cui vengono applicate, ma in genere utilizzano processi molto simili a quelli utilizzati oggi a livello commerciale. La cattura del carbonio è stata sperimentata con successo su larga scala per molte nuove applicazioni e in Europa sono attualmente in costruzione versioni su larga scala per alcuni settori chiave, tra cui il cemento e l'incenerimento dei rifiuti.

Come viene immagazzinata la CO₂ nelle formazioni geologiche?

Lo stoccaggio di CO₂ avviene a profondità di oltre 800 metri nel sottosuolo, dove le alte pressioni fanno sì che la CO₂ rimanga allo stato liquido, intrappolata nei minuscoli pori presenti in rocce come l'arenaria (Figura 3). Queste formazioni rocciose possono essere serbatoi di petrolio e di gas esauriti o contenere acqua molto salata: sono note come acquiferi salini o serbatoi salini.

I siti di stoccaggio adatti sono scelti con cura per avere uno strato più denso e impermeabile di "roccia di copertura" sopra la roccia porosa, che impedisce alla CO₂ di muoversi verso la superficie. Nel corso del tempo, la CO₂ si lega sempre più saldamente dissolvendosi nell'acqua e può infine, nel corso di centinaia di anni, trasformarsi in minerali solidi (Figura 4). L'Unione Europea (UE), la Norvegia e il Regno Unito dispongono di quadri giuridici completi per regolamentare l'attività di stoccaggio della CO₂. Questi prevedono che i nuovi siti di stoccaggio siano sottoposti a un'accurata valutazione di idoneità prima che venga concessa l'autorizzazione allo stoccaggio di CO₂, oltre a garantire che gli operatori monitorino costantemente lo stoccaggio per verificare l'assenza di perdite e dimostrino che la CO₂ è stabile prima di chiudere il sito.

Figura 3: stoccaggio di CO₂

Figura 4: Come la CO₂ viene legata ("intrappolata") da vari meccanismi all'interno del serbatoio di stoccaggio

Il CO₂ è inizialmente impedito dal movimento verso l'alto dalla roccia impermeabile (intrappolamento strutturale). Inoltre, viene trattenuta all'interno dei pori della roccia dalle forze capillari (intrappolamento residuo) e si dissolve nella salamoia nel tempo (intrappolamento di solubilità). Alla fine, una parte della CO₂ disciolta reagisce con la roccia per formare carbonati minerali solidi (intrappolamento minerale). A parte l'intrappolamento strutturale, tutte queste forme di intrappolamento della CO₂ richiedono un intervento umano deliberato per essere invertite.

Come facciamo a sapere che la CO₂ sarà conservata in modo permanente?

La fuoriuscita di CO₂ da siti di stoccaggio adeguatamente valutati e caratterizzati è considerata estremamente improbabile. Strutture geologiche simili hanno mantenuto il petrolio e il gas, e anche molti depositi naturali di CO₂, intrappolati in loco per milioni di anni. Il Gruppo internazionale di esperti sul cambiamento climatico ha dichiarato che la CO₂ immagazzinata in formazioni geologiche può rimanere "permanentemente isolata dall'atmosfera" o "per più di 1000 anni" se il sito di stoccaggio è selezionato in modo appropriato. Non sono mai state registrate perdite in nessun sito artificiale sviluppato per lo stoccaggio di CO₂.

Secondo la legislazione europea, i siti di stoccaggio devono essere sottoposti a una valutazione approfondita del loro potenziale di stoccaggio permanente di CO₂, compresa la modellazione al computer del comportamento della CO₂ immagazzinata nel corso dei secoli. I progetti di stoccaggio operativi utilizzano poi tecniche di monitoraggio sensibili in grado di seguire la diffusione sotterranea della CO₂ (Figura 5). Questo avviene durante l'iniezione e molto tempo dopo l'interruzione dell'iniezione per verificare che la CO₂ rimanga in loco e abbia raggiunto uno stato stabile.

Come illustrato nella Figura 4, una percentuale crescente di CO₂ si lega alla roccia e necessita dell'intervento umano per essere rilasciata. Le possibili vie di fuoriuscita per la restante CO₂ "libera" includono pozzi artificiali abbandonati o, in misura minore, attraverso faglie geologiche naturali. Le normative europee richiedono che tutti i pozzi presenti nell'area siano identificati e sigillati prima dell'iniezione di CO₂.

Se dovessero verificarsi perdite di CO₂ stoccata, probabilmente i tassi sarebbero così bassi che lo stoccaggio di CO₂ avrebbe ancora un valore significativo come soluzione climatica. I tassi di perdita accettabili sono generalmente determinati in meno dello 0,01% all'anno dallo stoccaggio, che manterrebbe il 99% della CO₂ per 100 anni. Uno studio sui potenziali tassi di perdita globali, basato in parte sulle perdite dai serbatoi di gas e dai depositi naturali di CO₂, ha previsto tassi di perdita medi annui fino allo 0,0002% in un'industria ben regolamentata. Analogamente, uno studio sulla permanenza dello stoccaggio di CO₂ per il governo del Regno Unito ha stimato che lo scenario peggiore potrebbe essere quello di una fuoriuscita di circa lo 0,07% della CO₂ stoccata in un periodo di 100 anni.

Figura 5: Visualizzazione della CO₂ immagazzinata dal progetto Sleipner mediante immagini sismiche, con aree luminose che mostrano la presenza di CO₂ negli strati rocciosi.

C'è spazio sufficiente per conservare il CO₂?

Le prime valutazioni hanno indicato che l'Europa ha la capacità di immagazzinare fino a 500 miliardi di tonnellate di CO₂, ovvero circa trecento anni di emissioni di CO₂ prodotte da tutta l'industria e la produzione di energia della regione. L'analisi diCATF evidenzia che vaste aree della regione hanno una geologia adatta allo stoccaggio di CO₂, ma sono necessari una mappatura sismica e pozzi esplorativi per caratterizzare meglio i singoli siti e determinare con maggiore precisione la capacità disponibile. Attualmente, le valutazioni dettagliate dei potenziali siti di stoccaggio della CO₂ sono spesso limitate alle aree già esplorate per il petrolio e il gas.

La cattura e lo stoccaggio del carbonio servono a produrre più petrolio?

La maggior parte della CO₂ stoccata oggi viene iniettata per il "recupero migliorato del petrolio" in Nord America, dove la CO₂ viene pompata nel sottosuolo per aumentare la produzione di petrolio da pozzi più vecchi. Questo perché, fino a poco tempo fa, non c'erano altri incentivi per lo stoccaggio di CO₂ nel sottosuolo. Sebbene la CO₂ possa essere immagazzinata in modo misurabile e permanente durante il recupero avanzato del petrolio, le politiche climatiche stanno contribuendo a garantire che i nuovi piani di stoccaggio della CO₂ siano in gran parte incentrati sullo stoccaggio fine a se stesso, senza la produzione di combustibili fossili.

In Europa non è previsto lo stoccaggio di CO₂ con il recupero migliorato del petrolio, che è esplicitamente escluso dal contribuire all'obiettivo di stoccaggio di CO₂ proposto dalla Commissione europea. Molti dei siti di stoccaggio di CO₂ proposti in Europa utilizzano vecchi giacimenti di petrolio e gas, che spesso offrono un'opzione a basso costo per i primi sviluppi. Tuttavia, il loro utilizzo come siti di stoccaggio richiede una modifica della licenza operativa che è molto improbabile possa essere invertita per continuare la produzione.

Come funziona la cattura della CO₂?

Il CO₂ deve essere in uno stato relativamente puro prima di poter essere trasportato e stoccato in modo sicuro nel sottosuolo. Altri gas e impurità possono interferire con questi processi o aumentare l'energia necessaria per comprimere il CO₂. Tuttavia, diversi tipi di industrie producono CO₂ in un'ampia gamma di concentrazioni, dal 4% (dalla combustione di gas naturale) al 95% (produzione di ammoniaca). Per questo motivo, la maggior parte degli impianti inquinanti deve utilizzare tecnologie che separino il CO₂ dagli altri gas prodotti. I gas residui sono spesso costituiti in gran parte dall'azoto dell'aria.

Per la CO₂ diluita (inferiore al 20%), le tecnologie più comunemente utilizzate sono soluzioni di sostanze chimiche organiche chiamate alcanolammine - o semplicemente "ammine" - che si legano prontamente alla CO₂ ma sono in grado di rilasciarla quando vengono riscaldate. L'uso delle ammine per la separazione del CO₂ è stato brevettato per la prima volta negli anni '20 e da allora è stato ampiamente utilizzato per rimuovere il CO₂ dal gas naturale, oltre che per fornire CO₂ per usi commerciali. La miscela di gas passa verso l'alto attraverso alte torri impacchettate di materiale, mentre la soluzione di ammina scorre verso il basso e reagisce con il CO₂. Ormai ricca di CO₂, la soluzione viene inviata a un altro reattore dove viene riscaldata per rilasciare il gas puro (Figura 6).

Figura 6: Processo di cattura della CO₂ mediante assorbimento di ammina

Esistono molte tecnologie alternative per la separazione della CO₂ utilizzate oggi in commercio, in particolare per miscele di gas con concentrazioni di CO₂ più elevate o a pressioni più elevate. Tra queste vi sono membrane sottili che lasciano passare solo la CO₂ o materiali solidi che legano selettivamente la CO₂. Anche il raffreddamento della miscela di gas a temperature molto basse può consentire la rimozione di CO₂ sotto forma di liquido o di solido.

Abbiamo a disposizione le tecnologie per catturare CO₂ di elevata purezza da qualsiasi gas di scarico industriale, ma le diverse tecnologie saranno più adatte alle diverse applicazioni e i miglioramenti continuano ad essere apportati. C'è un notevole interesse da parte della ricerca per lo sviluppo di nuove tecnologie o per l'ottimizzazione di quelle esistenti in modo che utilizzino meno energia, costino meno o abbiano altri vantaggi ambientali.

La cattura del carbonio è ad alta intensità energetica?

Come la maggior parte delle tecnologie di controllo degli inquinanti, la cattura del carbonio consuma energia: prima per separare la CO₂ da altri gas e poi per comprimerla per il trasporto e lo stoccaggio. La quantità di energia necessaria per la separazione dipende dal tipo di processo industriale che produce la CO₂ e dalla tecnologia utilizzata per effettuare la separazione.

Alcune industrie, come le raffinerie di petrolio o gli impianti di fertilizzazione, producono flussi di CO₂ abbastanza concentrati che possono essere separati con una penalizzazione energetica relativamente bassa. Altri, come gli impianti di cemento o di termovalorizzazione, hanno flussi più diluiti e più impegnativi. Per queste fonti, le tecnologie di cattura più mature consumano generalmente almeno 2 gigajoule di energia termica per tonnellata di CO₂ catturata. Se questa energia fosse fornita dalla combustione di gas naturale, per ogni tonnellata catturata verrebbero prodotti circa altri 120 kg di CO₂, e anche queste emissioni dovrebbero essere catturate.

Tuttavia, l'energia necessaria per la cattura del carbonio non deve necessariamente provenire da un ulteriore consumo di combustibili fossili. Molti produttori industriali producono calore di scarto che potrebbe essere utilizzato per alimentare alcuni processi di cattura del CO₂, mentre alcune tecnologie possono essere alimentate da elettricità verde. Lo stesso processo di cattura del carbonio produce anche calore di scarto che alcuni progetti prevedono di riutilizzare, ad esempio, nel riscaldamento residenziale, compensando di fatto una parte della penalizzazione energetica.

La cattura del carbonio può evitare tutte le emissioni di CO₂ di un impianto industriale?

Molti progetti di cattura della CO₂, operativi e pianificati, sono progettati per catturare circa il 90% delle emissioni di un singolo impianto. I progetti più vecchi, che non sono stati concepiti in funzione dei benefici per il clima (ma sono stati utilizzati per la produzione di petrolio), possono catturare anche meno. Tuttavia, anche con le tecnologie odierne non ci sono ostacoli tecnici per catturare fino al 100% della CO₂ fossile di molte industrie, e molti nuovi progetti puntano ora a livelli di almeno il 95%. La cattura di una maggiore quantità di CO₂ comporta un costo maggiore, ma gli studi hanno dimostrato che l'aumento può essere relativamente contenuto rispetto al costo complessivo del progetto (Figura 7).

La percentuale di CO₂ catturata da alcuni progetti operativi può apparire minore anche quando è stata trattata solo una fonte di CO₂ all'interno di un impianto più grande, o se è stata trattata solo una parte del flusso di CO₂ - di solito per sperimentare una nuova tecnologia. Ciò non significa che non sia possibile utilizzare la stessa tecnologia per catturare il resto delle emissioni, ma solo che non sono ancora stati messi in atto i giusti incentivi.

Figura 7: Come aumenta il costo di cattura della CO₂ con l'aumento del tasso di cattura per le centrali a gas (NGCC) e a carbone (PC)

Dove si sta già sviluppando la cattura e lo stoccaggio del carbonio in Europa?

Lo stoccaggio di CO₂ sotto il Mare del Nord norvegese è stato dimostrato in modo sicuro dal 1996. Negli ultimi due anni, l'urgenza dell'obiettivo "net zero" e la crescente consapevolezza della necessità di catturare e stoccare il carbonio hanno portato a un crescente sostegno politico per questa tecnologia in Europa e in molti altri Paesi. CATFLa mappa dei progetti identifica circa 100 progetti di cattura o stoccaggio del carbonio proposti oggi in Europa; molti di questi sono situati nel Mare del Nord, dove la geologia è ben conosciuta grazie ad anni di sfruttamento di petrolio e gas.

Nel 2020, la Norvegia ha fornito finanziamenti significativi per lo sviluppo di un nuovo sito di stoccaggio nel Mare del Nord, insieme alla cattura di CO₂ da un cementificio e da un impianto di termovalorizzazione dei rifiuti a Oslo. Questi progetti sono attualmente in costruzione e dovrebbero iniziare nel 2025 (Figura 8). I Paesi Bassi hanno incluso la cattura e lo stoccaggio del carbonio nel loro programma di sovvenzioni per le tecnologie a basse emissioni di carbonio, consentendo un'iniziativa per la cattura e lo stoccaggio di 2,5 milioni di tonnellate all'anno di CO₂ da vari impianti a Rotterdam; si prevede che questo progetto diventi operativo entro il 2026. L'UE ha selezionato 13 progetti di cattura e stoccaggio del carbonio su larga scala che riceveranno un sostegno finanziario attraverso il suo Fondo per l'innovazione per le tecnologie di decarbonizzazione, situati in Francia, Finlandia, Svezia, Belgio, Islanda, Bulgaria, Grecia, Croazia, Germania e Polonia. Il Regno Unito ha fissato l'obiettivo di catturare e stoccare fino a 30 milioni di tonnellate di CO₂ entro il 2030 e punta a rendere operativi almeno due grandi progetti entro il 2026. Anche Danimarca, Svezia, Francia e Germania stanno attuando politiche nazionali a sostegno di questa tecnologia.

Figura 8: Un impianto per la ricezione di navi che trasportano CO₂ e per l'iniezione di CO₂ nel sottosuolo, in costruzione in Norvegia.

La cattura e lo stoccaggio del carbonio sono troppo costosi?

Il costo della cattura e dello stoccaggio del carbonio dipenderà fortemente dalla fonte della CO₂, in quanto una CO₂ più concentrata costa meno da catturare. Le stime attuali suggeriscono che le fonti a basso costo, come gli impianti di fertilizzazione e le raffinerie, potrebbero catturare e stoccare la CO₂ per meno di 90 euro per tonnellata, che è circa il costo attuale dell'emissione di CO₂ nell'UE (all'inizio del 2022). Altre industrie, come quella del cemento e della termovalorizzazione, potrebbero costare almeno 120 euro per tonnellata di CO₂ stoccata, mentre la cattura diretta nell'aria è attualmente stimata tra i 350 e i 700 euro per tonnellata.

Per fare un paragone, nei primi anni di sviluppo dell'eolico offshore nel Regno Unito i progetti hanno ricevuto fino a 70 sterline per MWh in più rispetto al prezzo medio di mercato dell'elettricità, il che equivale a circa 130 euro per tonnellata di CO₂ evitata dalla produzione da fonti fossili. Il finanziamento di questa tecnologia è riuscito a ridurre i costi e oggi non è necessario alcun sussidio. Come per l'eolico offshore e altre tecnologie a basse emissioni di carbonio, si prevede che il costo della cattura e dello stoccaggio del carbonio scenderà man mano che le tecnologie verranno ottimizzate, che i finanziatori diventeranno più tranquilli nel finanziare i progetti e che i nuovi progetti potranno collegarsi alle infrastrutture già esistenti per il trasporto e lo stoccaggio di CO₂.

Anche ai costi odierni, la cattura e lo stoccaggio del carbonio rimangono l'opzione più economica per decarbonizzare molte fonti di CO₂, oltre a fornire un servizio indispensabile per rimuovere in modo permanente la CO₂ dall'atmosfera. Per questo motivo, la maggior parte degli studi dettagliati sui possibili modi per raggiungere lo zero netto mostrano un ruolo significativo per la cattura e lo stoccaggio del carbonio nelle soluzioni a basso costo. Un rapporto del 2014 dell'IPCC ha indicato un aumento medio dei costi del 138% nei percorsi che escludono la cattura e lo stoccaggio del carbonio.

Raggiungere lo zero netto comporterà inevitabilmente un costo per la società, ma che alla fine sarà inferiore al costo per affrontare gli effetti del riscaldamento globale. La cattura e lo stoccaggio del carbonio possono contribuire a ridurre questo costo totale.

Chi pagherà per la cattura e lo stoccaggio del carbonio?

Le industrie ad alta intensità di carbonio non cattureranno e immagazzineranno le loro emissioni di CO₂ a meno che la politica climatica non imponga loro di farlo, garantendo al contempo che rimangano imprese redditizie. In Europa, il prezzo del carbonio stabilito dal sistema di scambio delle quote di emissione è lo strumento principale per promuovere la decarbonizzazione dei grandi emettitori di carbonio, ma attualmente le industrie inquinanti sono in parte protette dal pagamento di questo prezzo, in modo da poter rimanere competitive rispetto ai prodotti importati. In futuro, il prezzo del carbonio potrebbe essere abbastanza alto da indurre le industrie a pagare per catturare e stoccare la CO₂, trasferendo il costo aggiuntivo ai clienti nel prezzo dei prodotti a bassa emissione di carbonio. Il costo dell'utilizzo della cattura e dello stoccaggio del carbonio per decarbonizzare le materie prime, come il cemento, l'acciaio e la plastica, può rappresentare un aumento relativamente contenuto del costo dei prodotti finali, come gli edifici o le automobili (Figura 9). In futuro, i governi e i consumatori potrebbero essere in grado di assorbire questi costi come premio per la riduzione dell'impronta di carbonio.

Figura 9: L'impatto relativo dei prezzi del cemento e dell'acciaio decarbonizzati nei prodotti di uso finale

La maggior parte dei progetti di cattura e stoccaggio del carbonio attualmente in fase di sviluppo in Europa deve affrontare costi elevati, in quanto sostiene l'onere dello sviluppo di nuove infrastrutture e utilizza tecnologie che devono ancora essere prodotte in serie e ottimizzate in termini di costi. I governi possono contribuire a colmare il divario finanziario di questi primi progetti, in particolare finanziando infrastrutture di trasporto e siti di stoccaggio di CO₂ di "pubblica utilità" che possano essere condivisi da molte industrie.

La politica può anche contribuire a coprire il deficit del prezzo del carbonio pagando alle industrie la differenza tra il costo della cattura e dello stoccaggio della CO₂ e il costo delle emissioni. Con l'aumento del prezzo del carbonio, i governi pagano meno secondo questo modello. Utilizzando questo approccio, il governo olandese ha garantito fino a 2,1 miliardi di euro per il grande progetto di cattura e stoccaggio del carbonio previsto a Rotterdam, ma potrebbe non dover pagare affatto i progetti se i prezzi del carbonio rimarranno al di sopra dei livelli del 2023, superiori a 80 euro/t.

I finanziamenti governativi per lo sviluppo iniziale della cattura e dello stoccaggio del carbonio possono essere paragonati al sostegno ricevuto dalle energie rinnovabili, che negli ultimi cinque anni hanno ricevuto sussidi annuali nell'UE che hanno superato i 70 miliardi di euro. L'analisi diCATF ha dimostrato che anche gli ingenti stanziamenti forniti dai governi norvegese e olandese per il lancio di progetti di cattura e stoccaggio del carbonio rappresentano una cifra inferiore ai finanziamenti medi dell'UE per l'energia eolica e solare negli ultimi dieci anni, se confrontati sulla base degli euro spesi per tonnellata di CO₂ evitata.

Quale sarà l'impatto sull'occupazione e sull'economia?

Le industrie pesanti europee danno lavoro direttamente a quasi quattro milioni di persone e sono associate a molti altri posti di lavoro indiretti. Si stima che la sola industria siderurgica sia collegata ad altri 1,5 milioni di posti di lavoro indiretti nell'UE. Dato che l'Europa continuerà a dipendere dai prodotti di queste industrie nei prossimi decenni, questi posti di lavoro e i loro benefici per le economie locali e nazionali dovrebbero essere mantenuti all'interno della regione, piuttosto che essere persi in altre parti del mondo. Trasformare i settori ad alta intensità di carbonio utilizzando la cattura del carbonio e altre tecnologie può anche generare migliaia di nuovi posti di lavoro altamente qualificati, come quelli associati alle nuove infrastrutture per il trasporto e lo stoccaggio della CO₂. Ma soprattutto, assumendo un ruolo di primo piano nella cattura e nello stoccaggio del carbonio, l'Europa può sviluppare nuove tecnologie, industrie e competenze che possono essere esportate per contribuire a guidare la transizione globale verso l'azzeramento delle emissioni.

Esiste un rischio di terremoti causato dallo stoccaggio di CO₂?

Lo stoccaggio di CO₂ in giacimenti salini e in giacimenti di petrolio e gas esauriti richiede l'iniezione controllata di CO₂ in formazioni rocciose permeabili. Viene condotta in condizioni attentamente controllate per garantire che la pressione nella formazione non raggiunga livelli tali da fratturare la roccia o causare movimenti nelle linee di faglia geologiche, in quanto ciò potrebbe compromettere la capacità del sito di contenere la CO₂. Ciò è in contrasto con molte altre attività commerciali nel sottosuolo, come lo stoccaggio di gas naturale, l'estrazione di petrolio e gas naturale o la produzione di energia geotermica, che comportano un rischio maggiore di sismicità. Nello stoccaggio di gas, la pressione varia ciclicamente con l'aggiunta o il prelievo di gas, mentre i campi di produzione di gas subiscono una diminuzione costante della pressione. Anche l'iniezione di fluidi nei serbatoi geotermici è nota come causa di sismicità, ma avviene in condizioni molto diverse dall'iniezione di CO₂ nei siti di stoccaggio.

Di conseguenza, la maggior parte della sismicità registrata dai progetti di stoccaggio di CO₂ è di magnitudo molto bassa, al di sotto dei livelli che possono essere percepiti dalle persone. Tuttavia, ciò dipende in larga misura dalla geologia del sito e dalle modalità di realizzazione del progetto. Un'analisi della sismicità indotta dai progetti di stoccaggio di CO₂ rileva un solo progetto che ha riportato terremoti di magnitudo superiore, presso il sito di recupero del petrolio potenziato di Cogdell in Texas.

Esistono rischi ambientali associati alla cattura e allo stoccaggio del carbonio?

Il CO₂ è naturalmente presente nell'aria ed è prodotto da tutti gli esseri viventi. A basse concentrazioni non è dannoso, ma a concentrazioni sufficientemente elevate può sostituire l'ossigeno nell'aria e asfissiare persone e animali. L'aumento delle concentrazioni di CO₂ può stimolare la crescita delle piante, ma alla fine ne provoca la morte per mancanza di ossigeno.

Sebbene sia altamente improbabile che i siti di stoccaggio di CO₂ ne rilascino, diversi progetti di ricerca hanno effettuato rilasci controllati di CO₂ per esaminare i possibili effetti se la CO₂ venisse emessa da un sito di stoccaggio. La simulazione di una fuoriuscita graduale dal fondo marino da parte del GEOMAR Helmholtz Centre for Ocean Research ha dimostrato che la CO₂ si dissolverebbe rapidamente nell'acqua di mare, con un impatto molto localizzato sulla vita marina a causa dell'acidificazione. La simulazione di un rilascio sotterraneo di CO₂ sulla terraferma, effettuata dalla Montana State University, ha dimostrato un impatto molto localizzato sulla vita vegetale (a circa 2,5 metri dalla fuoriuscita), a causa delle elevate concentrazioni di CO₂ nel suolo.

Quando si valutano i rischi per l'ambiente e la salute della cattura e dello stoccaggio del carbonio, è importante considerare anche i rischi del mancato utilizzo della cattura e dello stoccaggio del carbonio. Il cambiamento climatico ha già causato danni ambientali significativi, che non potranno che peggiorare finché la CO₂ prodotta dall'uomo continuerà a inquinare l'atmosfera. La cattura e lo stoccaggio del carbonio possono contribuire a rallentare e prevenire questo continuo inquinamento da carbonio, riducendo i danni ambientali causati dal cambiamento climatico.

La cattura e lo stoccaggio del carbonio comportano rischi per la salute umana?

La CO₂ affonda nell'aria, quindi può potenzialmente accumularsi in aree basse e diventare un rischio di asfissia. In regioni vulcaniche come alcune parti dell'Italia, l'uomo ha vissuto per millenni accanto a bocche naturali di CO₂, la maggior parte delle quali produce CO₂ a tassi molto più elevati (fino a 100 tonnellate al giorno) di quanto ci si aspetterebbe da un fallimento di un sito di stoccaggio artificiale. Occasionalmente hanno causato vittime, in particolare quando le persone sono rimaste vicine al terreno in corrispondenza di avvallamenti geografici. Tuttavia, le ricerche condotte dall'Università di Edimburgo hanno dimostrato che il rischio posto anche da queste bocchette è inferiore al rischio di un fulmine o alle probabilità di vincere alla lotteria.

Esiste anche un rischio di esposizione al CO₂ dovuto a rilasci accidentali durante il trasporto, ad esempio da una conduttura, da un camion o da un serbatoio di stoccaggio, se si lascia che grandi volumi di CO₂ si accumulino in un'area confinata. Il CO₂ è già trasportato in modo sicuro su rotaia, su strada e via nave per usi commerciali come l'industria alimentare e delle bevande; nei Paesi Bassi, esiste un'ampia rete di condutture che fornisce CO₂ industriale alle serre, senza che siano stati segnalati infortuni o decessi. Negli Stati Uniti, la CO₂ è stata trasportata per 50 anni per le operazioni nei campi petroliferi, utilizzando una rete di condutture lunga 8000 km, con un solo infortunio registrato e nessun decesso. La maggior parte degli incidenti di perdita ha rilasciato meno di 10 tonnellate di CO₂. Tuttavia, una rara rottura di grandi dimensioni dell'oleodotto, causata da una frana a Satartia, nel Mississippi, nel 2020, ha portato 45 persone a richiedere assistenza medica.

Perché non possiamo decarbonizzare utilizzando energia eolica e solare a basso costo?

Il costante sostegno politico all'energia eolica e solare ha permesso loro di diventare opzioni altamente efficaci e a basso costo per la decarbonizzazione della produzione di energia in Europa e nel resto del mondo. Tuttavia, l'elettricità a basse emissioni di carbonio può contribuire a decarbonizzare solo le parti della nostra economia che possono essere elettrificate. Le industrie pesanti, come la produzione di cemento, acciaio e prodotti chimici, si basano su molti processi che sono difficili o impossibili da sostituire con l'elettricità. Il cemento e alcuni prodotti chimici rilasciano CO₂ non dalla combustione di combustibili fossili, ma dalle reazioni chimiche fondamentali per la loro produzione. Altri processi richiedono temperature elevate che sono molto difficili da produrre con la sola elettricità.

Anche se saremo in grado di utilizzare l'elettricità rinnovabile per affrontare una quota sempre maggiore delle nostre emissioni, la sfida è così grande che dobbiamo utilizzare tutti gli strumenti che abbiamo a disposizione oggi. In Europa, solo il 38% circa della produzione di energia elettrica è rinnovabile - la cattura e lo stoccaggio del carbonio possono contribuire a ridurre la domanda di energia elettrica a basse emissioni di carbonio e a destinarla prioritariamente agli usi in cui è più necessaria, come il riscaldamento delle abitazioni e l'alimentazione dei trasporti elettrici.

Avremo ancora bisogno dell'industria pesante in un mondo a basse emissioni di carbonio?

Ridurre al minimo la nostra dipendenza dai prodotti manifatturieri attraverso livelli di consumo più bassi e un maggiore riciclo può svolgere un ruolo fondamentale nella riduzione delle emissioni dell'industria pesante. Storicamente, le economie sono diventate sempre più ad alta intensità di materiali man mano che si sviluppavano, anche se alcuni Paesi sviluppati stanno mostrando segni di rottura di questa dipendenza. In Europa, tuttavia, si prevede che la domanda di cemento, acciaio e prodotti chimici rimarrà piuttosto costante fino al 2050, anche se i tassi di riciclaggio aumenteranno. La rapida crescita dell'industria delle rinnovabili è solo un esempio di come questi materiali fondamentali continueranno ad essere necessari in futuro. La crescita dell'energia eolica e solare nell'UE potrebbe richiedere oltre 8 milioni di tonnellate di produzione annua di acciaio entro il 2050.

Come possono essere utilizzate le tecnologie di cattura e stoccaggio del carbonio per la rimozione dell'anidride carbonica?

Oltre a contribuire a ridurre le nostre emissioni di CO₂, le tecnologie di cattura e stoccaggio del carbonio possono essere utilizzate per rimuovere in modo permanente il gas serra dall'atmosfera - un processo noto anche come "rimozione dell'anidride carbonica" o CDR. La cattura e lo stoccaggio diretto nell'aria (DACS) utilizza sostanze chimiche o materiali che legano il CO₂ per separare il gas serra dall'aria, prima di immagazzinare in modo permanente il CO₂ catturato in formazioni rocciose profonde. La rimozione della CO₂ può essere ottenuta anche catturando e immagazzinando la CO₂ rilasciata quando la biomassa viene bruciata per produrre energia o convertita in altri combustibili. Affinché queste tecnologie rimuovano realmente la CO₂ dall'atmosfera, è fondamentale tenere conto di tutte le emissioni non catturate associate ai processi e garantire che la biomassa utilizzata vada a beneficio sia del clima che degli ecosistemi. Sebbene svolgano ruoli diversi nel raggiungimento dei nostri obiettivi climatici, lo stoccaggio permanente della CO₂ atmosferica e di quella fossile condividono molte delle stesse sfide, in particolare per quanto riguarda lo sviluppo delle infrastrutture di trasporto e stoccaggio della CO₂.

Perché dovremmo rimuovere la CO₂ dall'atmosfera e ridurre le nostre emissioni?

La riduzione delle emissioni di gas a effetto serra dovrebbe essere sempre prioritaria rispetto all'eliminazione della CO₂ dall'atmosfera, poiché l'eliminazione permanente è solitamente più costosa e, se effettuata troppo tardi, rischia di avere effetti sul clima che potrebbero essere difficili da invertire. Tuttavia, le emissioni di alcuni settori, come l'aviazione e il trasporto marittimo, potrebbero essere impossibili da eliminare entro il 2050 o costare meno per essere rimosse dall'atmosfera. Sarà quindi necessaria una certa rimozione per bilanciare queste "emissioni residue" a zero. Inoltre, la Legge europea sul clima prevede l'impegno dell'UE a diventare "negativa" dopo il 2050, il che significa che sarà necessario rimuovere dall'atmosfera più CO₂ di quanta ne venga emessa. In considerazione di queste ambizioni, l'UE e molti governi nazionali stanno compiendo sforzi crescenti per espandere una serie di tecnologie di rimozione della CO₂, tra cui la cattura diretta nell'aria e la bioenergia con cattura e stoccaggio del carbonio. La necessità di questo tipo di tecnologie di rimozione del CO₂ è chiaramente evidenziata anche dall'ultima valutazione del Gruppo internazionale di esperti sul cambiamento climatico, secondo cui la rimozione del carbonio mediante stoccaggio geologico fornisce un contributo significativo in oltre il 90% degli scenari che limitano il riscaldamento a 1,5°C.