ANALISI DEL CICLO DI VITA DI UN PROCESSO PER RIMUOVERE LA CO2 ATMOSFERICA E CONTRASTARE L’ACIDIFICAZIONE DEL MARE

  • Francesco Pietro Campo Politecnico di Milano
  • Stefano Caserini Politecnico di Milano, Dipartimento di Ingegneria Civile e Ambientale
  • Dario Pagano Politecnico di Milano, Dipartimento di Ingegneria Civile e Ambientale
  • Giovanni Dolci Politecnico di Milano, Dipartimento di Ingegneria Civile e Ambientale
  • Mario Grosso Politecnico di Milano, Dipartimento di Ingegneria Civile e Ambientale
Parole chiave: emissioni negative, alcalinizzazione oceani, stoccaggio di carbonio, gassificazione, CO2, idrogeno

Abstract

Per limitare il riscaldamento globale “ben al di sotto dei 2°C”, come deciso nell’ambito dell’Accordo di Parigi, è necessaria una riduzione drastica delle emissioni di gas climalteranti, nonché la rimozione di CO2 dall’atmosfera in quantità tanto più ingenti quanto più si ritarda nella riduzione delle emissioni. Per questo motivo sono state proposte numerose tecnologie di rimozione (ovvero di generazione di emissioni negative), ed è in forte sviluppo la ricerca tecnico-scientifica per valutare potenzialità, costi, benefici e punti critici ambientali delle diverse opzioni.

L’articolo presenta un nuovo processo che combina tecnologie industriali correntemente utilizzate e tecnologie in fase di ricerca e sviluppo o non ancora disponibili a livello commerciale, al fine di rimuovere CO2 dall’atmosfera e allo stesso tempo contrastare l’acidificazione del mare. Il processo mira a ridurre le criticità legate allo sviluppo di altre tecnologie di emissioni negative, quali gli elevati costi, la grande richiesta di energia, o la potenziale competizione nell’uso delle risorse idriche e nell’utilizzo del suolo.

Il processo è basato sulle seguenti fasi: (a) gassificazione di un combustibile solido (es. biomassa), con produzione di syngas; (b) conversione, in un reformer termico a vapore ad alta temperatura, degli idrocarburi e oli catramosi del syngas in idrogeno e monossido di carbonio; (c) produzione di Ca(OH)2 (calce idrata) dal calcare, utilizzando l’entalpia del syngas caldo; (d) spargimento in mare, mediante navi, della calce idrata per aumentare l’alcalinizzazione del mare; (e) invio del syngas ad un reattore water-shift con la produzione di CO2 e idrogeno, che vengono quindi separati; (f) stoccaggio finale di tutta la CO2 prodotta nel processo; (g) utilizzo dell’idrogeno prodotto a fini energetici.

I bilanci di massa e di energia mostrano che la quantità di CO2 totale rimossa dal processo è pari a 3 tonnellate per tonnellata di biomassa utilizzata. Considerando le emissioni evitate grazie alla produzione di energia elettrica tramite idrogeno, in sostituzione di combustibili fossili, il beneficio complessivo del processo in termini di CO2 sale a 3,4 tonnellate per tonnellata di biomassa.

Per valutare l'impatto ambientale del processo è stata effettuata una Analisi del ciclo di vita (LCA), in cui sono state considerate diciassette categorie di impatto. Per la categoria “cambiamenti climatici”, i processi più impattanti sono il processo di calcinazione, l’approvvigionamento della biomassa e lo stoccaggio di CO2. Con l’approccio “dalla culla alla tomba” della metodologia LCA, il beneficio in termini di rimozione di CO2 è ridotto di circa il 2%. Grazie alla rimozione di CO2 determinata dall’alcalinizzazione del mare e dallo stoccaggio finale, nonché alle emissioni evitate grazie alla generazione di idrogeno, il processo permette di conseguire una maggiore entità di emissioni negative rispetto alla tecnologia convenzionale di uso di biomasse con cattura e stoccaggio del carbonio (BECCS). La disponibilità di biomassa rimane comunque un limite allo sviluppo su grande scala del processo.

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Pubblicato
15-04-2020
Sezione
Articoli di ricerca