Best practice per il trasporto e lo stoccaggio dell'anidride carbonica

La cattura, l'utilizzo e lo stoccaggio del carbonio (CCUS) sta diventando una strategia sempre più diffusa per gestire le emissioni industriali e prevenire il rilascio di CO₂, un gas serra (GHG) nocivo, nell'atmosfera. Questi metodi sono particolarmente interessanti per due motivi principali:

• Conformità normativa: il CCUS consente alle industrie ad alte emissioni, come quelle del cemento o dell'acciaio, di raggiungere efficacemente gli obiettivi normativi
• Mitigazione dei vincoli: l'implementazione del CCUS è particolarmente preziosa quando le opportunità di ridurre le emissioni di gas serra attraverso metodi più semplici, ad esempio miglioramenti fondamentali nell'efficienza dei processi o il passaggio a fonti di energia rinnovabile, sono limitate o tecnicamente irrealizzabili

Sebbene l'attenzione sia concentrata principalmente sullo sviluppo di metodi efficienti di cattura del carbonio sono necessarie anche misure sostanziali a valle per trattare la CO₂ catturata. Le fasi chiave di questo processo sono:

• Compressione: dopo la cattura, la CO₂ gassosa deve essere compressa, talvolta fino a raggiungere lo stato liquido
• Trasporto: la CO₂ viene quindi trasportata in modo sicuro in un luogo accuratamente selezionato per il suo utilizzo o stoccaggio
• Logistica: tenendo conto di numerosi fattori, tra cui la distanza, la geografia, le infrastrutture esistenti, l'impatto ambientale e il costo del trasporto

Attualmente, tre modalità di trasporto principali dominano il panorama industriale. Ciascun metodo offre vantaggi specifici in base alle dimensioni del progetto e alla posizione geografica:

• Condotte: l'opzione più consolidata e spesso più economica per il trasporto di grandi volumi di CO_₂ su lunghe distanze, soprattutto via terra. Le condutture di gas naturale esistenti possono essere riutilizzate per ridurre i costi e l'impatto ambientale, ma ciò richiede un'attenta valutazione a causa delle proprietà corrosive della CO₂ e delle maggiori esigenze di pressione. Mentre le condutture di gas naturale funzionano tipicamente fino a circa 90 bar (1.300 psi), il trasporto di CO₂ può richiedere pressioni fino a 150 bar (2.175 psi).
• Navi: ideali per il trasporto marittimo verso siti di utilizzo e stoccaggio distanti.
• Trasporto terrestre su camion e ferrovia: offre flessibilità per quantità minori o distanze più brevi dove l'infrastruttura dei gasdotti è limitata. Consente il trasporto tra siti di cattura, impianti di stoccaggio o hub di consolidamento, ma diventa costoso su lunghe distanze e, nel caso dei camion, aumenta il traffico e le emissioni di diesel.

Per garantire un trasporto sicuro ed efficiente dell'anidride carbonica è necessario rispettare le normative e gli standard di purezza. I codici specifici variano a seconda della regione ma, ad alte concentrazioni, l'anidride carbonica è classificata come materiale pericoloso. Il suo trasporto è soggetto a regole simili a quelle che disciplinano il gas naturale. I regolamenti volti a garantire la sicurezza dei sistemi di trasporto sono incentrati sull'integrità delle condotte, sulla prevenzione delle perdite e sui protocolli di risposta alle emergenze.

Inoltre, la purezza della CO₂ è fondamentale sia per le applicazioni finali a valle che per la sicurezza dei trasporti. Impurità come acqua, idrogeno solforato e ossidi di azoto possono rappresentare rischi importanti, potenzialmente causando reazioni chimiche, corrosione, difetti del prodotto e danni alle infrastrutture.

Per gestire questi rischi, è necessaria una certezza in tempo reale. Endress+Hauser fornisce la strumentazione affidabile e precisa necessaria per monitorare portata, pressione, temperatura, qualità e composizione. Ciò vi aiuterà a:

• Rimanete conformi
• Rilevate immediatamente le impurità
• Garantite l'integrità a lungo termine dell'intero sistema di trasporto

Una volta a destinazione, l'anidride carbonica deve essere utilizzata in un processo industriale o sequestrata in sicurezza per impedirne il rilascio in atmosfera. I siti di sequestro scelti più spesso sono le formazioni geologiche cavernose, anche se lo stoccaggio in acque profonde sta riscuotendo sempre più interesse.

Lo stoccaggio dell'anidride carbonica in formazioni geologiche comporta la sua iniezione in profondità nel sottosuolo, spesso a più di un chilometro al di sotto del livello delle acque sotterranee, in siti accuratamente selezionati e monitorati. I luoghi adatti sono in genere giacimenti sotterranei preesistenti, tra cui giacimenti di petrolio e gas esauriti, falde acquifere saline profonde e filoni di carbone non sfruttabili. Queste formazioni rocciose porose sono in genere ricoperte da una “roccia di copertura” non porosa per impedire la fuoriuscita di CO₂.

Lo stoccaggio sotterraneo rappresenta da migliaia di anni un metodo sicuro per sequestrare l'anidride carbonica. L'U.S. Geological Survey (USGS) stima che gli Stati Uniti dispongano di formazioni geologiche in grado di immagazzinare circa 3.000 gigatonnellate metriche di anidride carbonica. ¹ Tuttavia, la selezione di siti di stoccaggio adeguati richiede approfondite indagini geologiche e modellizzazioni per garantire l'integrità della formazione. Questo processo mira anche a ridurre al minimo i rischi potenziali, come la sismicità indotta e l'impatto sulle risorse idriche sotterranee.

Metodi alternativi di stoccaggio della CO₂

Sebbene lo stoccaggio geologico rimanga l'opzione più praticabile nel breve termine, i ricercatori continuano a esplorare alternative. La carbonatazione minerale, ad esempio, imita i processi geologici naturali facendo reagire l'anidride carbonica con elementi presenti nel terreno per formare minerali carbonatici stabili, che trattengono efficacemente il carbonio per lunghi periodi di tempo. Sebbene lo stoccaggio a lungo termine sia promettente, questo metodo richiede una notevole quantità di energia e presenta ostacoli in termini di costi, scalabilità e accesso alle risorse.

In alternativa, l'anidride carbonica può essere iniettata nelle formazioni rocciose sotto il fondale marino. Il Mare del Nord in Europa, ad esempio, ha il potenziale per immagazzinare circa 100 miliardi di tonnellate di CO₂ nei suoi vasti strati di arenaria. Ciò equivale a quasi tutte le emissioni globali prodotte in tre anni.

Una misura e un monitoraggio accurati con la giusta strumentazione sono essenziali lungo l'intera catena CCUS per garantire l'efficienza dei processi, la sicurezza e l'integrità ambientale. Durante il trasporto, la pressione, la temperatura, il flusso e la qualità dell'anidride carbonica devono essere misurati nelle condutture e nei terminali per garantire un trasporto sicuro e un trasferimento accurato.

Indipendentemente dal metodo di stoccaggio scelto, un monitoraggio completo è fondamentale per garantire l'integrità a lungo termine del sito e impedire che la CO₂ fuoriesca nuovamente nell'atmosfera. Un monitoraggio efficace dell'anidride carbonica nei serbatoi di stoccaggio richiede tecnologie avanzate e sofisticati sistemi di rilevamento dei gas. Ciò consente agli operatori di rimanere informati sui suoi movimenti e sul suo comportamento nelle profondità del sottosuolo. Una misurazione continua e affidabile è fondamentale per rilevare tempestivamente potenziali anomalie e perdite, fornendo una notifica immediata in modo che il personale possa intervenire e ridurre al minimo i rischi ambientali.

Dopo averla catturata, bisogna decidere la destinazione dell’anidride carbonica e i mezzi di trasporto necessari. Per ampliare le infrastrutture di trasporto e immagazzinamento che servono a ridurre le emissioni di gas serra, è indispensabile poter contare su attività di ricerca e investimenti significativi da parte dei soggetti interessati, sia pubblici che privati. Ciò non potrà che migliorare le capacità tecnologiche e la redditività economica dei sistemi CCUS, facilitandone l'adozione diffusa nell'industria.

La cattura della CO₂ dai flussi di processo dei prodotti industriali è un primo passo fondamentale nella catena del valore CCUS. Tuttavia, il suo successo a lungo termine si basa sullo sviluppo di soluzioni sicure, efficienti e sostenibili di trasporto, utilizzo e stoccaggio permanente. I metodi di trasporto ritenuti più adatti sono le condotte, i veicoli terrestri e le imbarcazioni marittime mentre, per il sequestro, si preferiscono le formazioni geologiche.

Per razionalizzare l’efficienza e sviluppare altre opzioni è necessario un allineamento tra governi, industria di processo, ricercatori e comunità che permetta di affrontare le sfide tecniche, economiche, normative e sociali. Gli investimenti in questo campo dovrebbero aumentare l'impatto positivo delle strategie CCUS sulla riduzione dei gas serra nei prossimi decenni e aiutare l'industria a raggiungere gli ambiziosi obiettivi net-zero per creare un futuro più sostenibile.