I climatologi concordano sempre di più sul fatto che per prevenire gli effetti più negativi del riscaldamento globale, l’umanità deve trovare un modo per catturare l’anidride carbonica. Finora, la maggior parte degli sforzi è stata concentrata sulla rimozione della CO2 dall’atmosfera. Rimuovere però l’anidride carbonica dall’acqua del mare potrebbe però essere una soluzione più efficiente e meno costosa.
Indice
Metodi costosi per rimuovere CO2 dall’oceano
L’oceano rappresenta il principale “pozzo” di CO2 a livello globale, essendo in grado di assorbire dal 30% al 40% di tutte le emissioni di gas prodotte dalle attività umane. Tuttavia, i metodi attualmente disponibili per rimuovere le emissioni dall’acqua si basano su membrane costose attraverso le quali viene applicata una tensione per acidificare un flusso di alimentazione, scindendo l’acqua. Ciò porta alla conversione dei bicarbonati presenti nell’acqua in molecole di CO2, che possono poi essere rimosse tramite un processo di vuoto. L’utilizzo di sostanze chimiche che guidano le reazioni degli elettrodi alle due estremità della “pila” aumenta il costo e la complessità del processo.
Dal MIT un nuovo possibile metodo per estrarre la CO2
Un team di ricercatori del MIT ha scoperto un metodo efficiente ed economico per la rimozione di CO2. L’articolo è stato pubblicato recentemente sulla rivista Energy and Environmental Science e firmato dai professori T. Alan Hatton e Kripa Varanasi, dal postdoc Seoni Kim e dagli studenti laureati Michael Nitzsche, Simon Rufer e Jack Lake.
I metodi attuali per la rimozione dell’anidride carbonica dall’acqua di mare utilizzano membrane costose che applicano una tensione per acidificare un flusso di alimentazione, scindendo l’acqua e convertendo i bicarbonati in CO2, rimovibili successivamente sotto vuoto. Secondo il professor Hatton, l’utilizzo di membrane e sostanze chimiche per guidare le reazioni degli elettrodi aumenta la complessità e il costo dei processi. L’obiettivo della ricerca del team del MIT è stato quello di evitare l’utilizzo di sostanze chimiche nelle semicelle dell’anodo e del catodo e, se possibile, di eliminare completamente l’uso delle membrane.
Un processo elettrochimico efficiente e reversibile
Il team ha sviluppato un processo reversibile che utilizza celle elettrochimiche prive di membrana. Gli elettrodi reattivi rilasciano protoni nell’acqua di mare, acidificandola e guidando la liberazione dell’anidride carbonica disciolta, che viene poi raccolta come gas sotto vuoto. In un secondo gruppo di celle con una tensione inversa, i protoni vengono recuperati e l’acqua acida viene trasformata in alcalina prima di essere rilasciata in mare. Il processo è ciclico, con i ruoli delle due celle che si invertono periodicamente una volta esaurito un gruppo di elettrodi di protoni.
Reiniezione di acqua alcalina per contrastare l’acidificazione degli oceani
Secondo il professore di industria meccanica Varanasi, la rimozione di anidride carbonica e la successiva reiniezione di acqua alcalina potrebbe avviare un processo lento di inversione dell’acidificazione degli oceani. Questo fenomeno è stato causato dall’accumulo di anidride carbonica, che ha minacciato le barriere coralline e i molluschi. La reiniezione dell’acqua alcalina potrebbe essere eseguita utilizzando sbocchi dispersi o situati lontano dalla costa, in modo da evitare un picco di alcalinità locale che potrebbe disturbare gli ecosistemi.
Il professor Varanasi afferma che non è possibile trattare le emissioni di tutto il pianeta, ma la reiniezione di acqua alcalina potrebbe essere applicata in alcune circostanze, come negli allevamenti ittici che causano l’acidificazione dell’acqua. Questa soluzione potrebbe essere un modo per contrastare l’effetto negativo.
Smaltimento dell’anidride carbonica: opportunità e limiti
Dopo aver rimosso l’anidride carbonica dall’acqua, è necessario smaltirla, come con altre tecniche di rimozione del carbonio. Ad esempio, è possibile seppellirla in formazioni geologiche profonde sotto il fondale oceanico o convertirla chimicamente in composti come l’etanolo, che può essere utilizzato come carburante per i trasporti o in altri prodotti chimici speciali. Tuttavia, secondo Hatton, non è possibile utilizzare tutta la CO2 catturata come materia prima, poiché ci sarebbe una mancanza di mercati per tutti i prodotti che ne derivano. Pertanto, una quantità significativa di CO2 catturata dovrà essere sepolta sottoterra.
Integrare la rimozione di CO2 nei processi di trattamento dell’acqua di mare
Inizialmente, l’idea sarebbe di integrare questi sistemi con infrastrutture già esistenti o pianificate per il trattamento dell’acqua di mare, come gli impianti di desalinizzazione. Secondo Varanasi, questo sistema è facilmente scalabile e può essere integrato nei processi esistenti che già utilizzano l’acqua dell’oceano o sono a contatto con essa. La rimozione dell’anidride carbonica potrebbe quindi essere una semplice aggiunta ai processi esistenti, senza l’uso di materiali consumabili come additivi chimici o membrane, e sarebbe resa possibile dal grande flusso di acqua che viene già restituito al mare.
Dove è possibile implementare il sistema di estrazione
Varanasi afferma che il sistema potrebbe essere implementato anche sulle navi che trattano l’acqua durante il viaggio, allo scopo di contribuire a mitigare il significativo impatto delle emissioni del traffico navale sulle emissioni totali. Inoltre, esistono già mandati internazionali per ridurre le emissioni delle navi, e questo sistema potrebbe aiutare le compagnie di navigazione a compensare parte delle loro emissioni e trasformare le navi in depuratori oceanici.
Inoltre, il sistema potrebbe essere implementato anche in luoghi come piattaforme di perforazione offshore o allevamenti di acquacoltura, il che potrebbe portare alla distribuzione globale di impianti di rimozione del carbonio indipendenti.
Estrarre la CO2 dal mare potrebbe essere più efficiente della cattura nell’aria
Secondo Hatton, il processo potrebbe essere più efficiente rispetto ai sistemi di cattura dell’aria poiché la concentrazione di anidride carbonica nell’acqua di mare è più di 100 volte superiore a quella presente nell’aria. Nei sistemi di cattura diretta dell’aria, è necessario innanzitutto catturare e concentrare il gas prima di recuperarlo. Al contrario, negli oceani, la fase di cattura è già stata completata. Pertanto, non è necessario catturare il gas, ma solo rilasciarlo. Questo rende il processo più semplice e richiede volumi di materiale da movimentare molto inferiori, semplificando il processo e riducendo i requisiti di ingombro.
La ricerca per un sistema alternativo per la rimozione dell’anidride carbonica continua con progressi significativi, ma sono ancora necessarie ulteriori strategie operative per prevenire la precipitazione di minerali che possono ridurre l’efficienza complessiva. Il team prevede che il sistema potrebbe essere pronto per un progetto dimostrativo entro due anni.
