Fino a questo momento abbiamo affrontato metodi di cattura del carbonio che prevedessero una combustione: la cattura post-combustione, la cattura pre-combustione e la cattura con ossicombustione. Oggi analizziamo invece un sistema di cattura del carbonio un po’ diverso: la cattura diretta in atmosfera, anche indicata con l’acronimo DAC (dall’inglese Direct Air Capture).
La cattura diretta in atmosfera può avvenire con diverse modalità. Una delle più diffuse attualmente prevede l’utilizzo di idrossido di sodio (NaOH), più conosciuto commercialmente come soda caustica. L’idrossido di sodio reagisce con la CO2 presente in atmosfera per dare carbonato di sodio (Na2CO3) e acqua (H2O), secondo la seguente equazione chimica:
2 NaOH(aq) + CO2(g) → Na2CO3(aq) + H2O(l)
A questo punto, il carbonato di sodio viene fatto reagire con idrossido di calcio (Ca(OH)2), in modo da ottenere nuovamente idrossido di sodio e carbonato di calcio (CaCO3):
Na2CO3(aq) + Ca(OH)2(s) → 2 NaOH(aq) + CaCO3(s)
Infine, l’ultimo passaggio prevede la decomposizione del carbonato di calcio in ossido di calcio (CaO) e anidride carbonica in fase gassosa:
CaCO3(s) → CaO(s) + CO2(g)
Se le prime due reazioni sono esotermiche, vale a dire che liberano energia, la reazione di decomposizione del carbonato di calcio è endotermica e richiede pertanto energia. Per fare avvenire quest’ultima reazione, è necessario scaldare il carbonato di calcio a temperature superiori agli 840° C.
Pro e contro della cattura diretta in atmosfera
La cattura diretta in atmosfera è un sistema di cattura del carbonio di cui si parla moltissimo; non è raro imbattersi in articoli che si riferiscono alla DAC come una sorta di panacea in grado di risolvere una volta per tutte il problema del cambiamento climatico. Effettivamente, la cattura diretta in atmosfera ha dei vantaggi che la rendono particolarmente attraente.
In primo luogo, la DAC si distingue dai sistemi di cattura del carbonio che abbiamo analizzato precedentemente, in quanto è in grado di sottrarre CO2 dall’atmosfera e non soltanto di evitarne un ulteriore aumento. Se prendiamo ad esempio la cattura post-combustione in una centrale a carbone, questo sistema può soltanto (quasi) azzerare le emissioni della centrale, ma non può certo ridurre la quantità di anidride carbonica già presente in atmosfera. Con la DAC, al contrario, siamo in grado di catturare la CO2 direttamente dall’atmosfera, rimuovendone una parte e conseguentemente facendone diminuire la concentrazione.
Un secondo, importante vantaggio della cattura diretta in atmosfera è che questo sistema è riproducibile fondamentalmente in ogni luogo e su scale molto diverse. È possibile infatti avere grandi impianti di cattura diretta del carbonio, così come impianti molto più piccoli, attivi in ogni zona del mondo. In virtù di questi vantaggi, alcuni quotidiani hanno chiamato in passato queste installazioni “alberi sintetici”, in quanto ne condividerebbero i pregi e, anzi, sarebbero molto più efficienti nella cattura del carbonio.
La realtà, tuttavia, non è così rosea. Come nel caso degli altri sistemi di cattura del carbonio che abbiamo visto, anche la DAC presenta dei costi economici molto elevati. La quantità di energia richiesta dal processo della cattura diretta in atmosfera è piuttosto elevata, in quanto – come abbiamo visto – è necessario scaldare il carbonato di calcio a una temperatura molto elevata per liberare la CO2. Inoltre, come nel caso della cattura post-combustione, questo sistema si basa sull’utilizzo di composti chimici che dovrebbero essere prodotti in quantità immense per soddisfare le necessità di assorbimento di diverse gigatonnellate (Gt) di CO2 ogni anno. Considerando infine la concentrazione molto bassa dell’anidride carbonica in atmosfera (circa 415 parti per milione, ppm), questo sistema non può che essere – energeticamente ed economicamente – più inefficiente di sistemi che lavorano con miscele di gas a più alta concentrazione di CO2, come ad esempio i sistemi di cattura pre-combustione.
Tirando le somme, la cattura diretta in atmosfera ha dei punti di forza che la rendono una tecnologia molto interessante per la lotta al cambiamento climatico. Ad oggi, tuttavia, gli alti costi energetici ed economici ne impediscono un rapido sviluppo.
Il prossimo articolo della serie verrà pubblicato martedì 23 marzo e avrà come oggetto il rimboschimento e la bioenergia con cattura e sequestro del carbonio.
