Catturare la CO2 con le acque reflue: uno studio dimostra il potenziale industriale
Il processo imita l'erosione naturale del carbonato e potrebbe essere scalato a livello globale senza un significativo consumo di energia.
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I reflui industriali alcalini della produzione di acciaio o cemento sono ideali per legare e sequestrare l'anidride carbonica (CO₂) in modo chimico, sicuro e a lungo termine. Questo è il risultato di uno studio condotto dall'Helmholtz-Zentrum Hereon. Finora queste acque reflue sono state smaltite nei fiumi senza sfruttare la loro capacità di sequestro di CO2. In futuro, potrebbero neutralizzare milioni di tonnellate di CO₂, offrendo un'opzione interessante e attuabile per mitigare il cambiamento climatico. Lo studio è stato recentemente pubblicato sulla rivista Environment, Science & Technology Letters.
Nonostante l'Accordo di Parigi sul clima e tutte le misure di risparmio energetico, le emissioni globali di CO₂ continuano ad aumentare. Gli attuali sforzi per la protezione del clima, come l'espansione dell'energia solare ed eolica, non sono stati finora sufficienti a fermare o addirittura invertire questa tendenza. Per questo motivo, da diversi anni gli esperti del clima sollecitano la rimozione della CO₂ dall'atmosfera e il suo sequestro a lungo termine. L'attenzione si concentra su un metodo che imita un processo naturale che ha controllato i livelli di CO₂ nell'atmosfera per miliardi di anni: l'erosione delle rocce, che lega chimicamente la CO2 nei cosiddetti carbonati, comunemente noti, ad esempio, come bicarbonato di sodio. I carbonati entrano nell'ambiente attraverso l'erosione delle rocce ricche di calcare. La pioggia li trasporta nei fiumi e negli oceani, dove reagiscono con la CO₂. In questo modo, il gas serra CO2 rimane chimicamente legato per lunghi periodi e viene rimosso dall'atmosfera. I ricercatori sono ora riusciti a sviluppare un processo su scala industriale basato su questo principio che potrebbe legare e sequestrare molti milioni di tonnellate di anidride carbonica all'anno.
Reazione dell'acido carbonico
"Il nostro processo si basa essenzialmente su una reazione che molti ricorderanno dalle lezioni di chimica: la neutralizzazione di una base da parte di un acido", spiega il Prof. Helmuth Thomas, responsabile dell'Istituto Hereon per i cicli del carbonio. Un esempio da manuale è la reazione dell'idrossido di sodio con l'acido cloridrico, che produce sale da cucina. Il CO₂ si comporta in modo simile. La CO₂ presente nell'aria reagisce con l'acqua formando acido carbonico. Quando questo acido carbonico reagisce con una base - un liquido alcalino - si forma il bicarbonato, che lega la CO₂ nell'acqua a lungo termine. L'idea alla base del progetto non è quella di utilizzare carbonati derivati dalla roccia per la reazione con l'acido carbonico, ma piuttosto acque reflue industriali alcaline. "Queste acque reflue alcaline sono prodotte in grandi quantità, ad esempio nella produzione di cemento o acciaio", spiega Thomas. Finora sono state mescolate con acido solforico o cloridrico per neutralizzare la base prima di essere rilasciate nei fiumi. In altre parole, il potenziale delle acque reflue di legare la CO₂ è rimasto completamente inutilizzato e sembra sprecato.
Ma cosa succederebbe se in futuro, invece dell'acido solforico, le acque reflue alcaline venissero neutralizzate con CO₂ - o acido carbonico? Questo metodo consentirebbe di legare chimicamente grandi quantità di gas serra sotto forma di bicarbonato su scala industriale. La domanda aperta era quanto biossido di carbonio potesse essere effettivamente legato con questo processo. Per rispondere a questa domanda è stata necessaria l'esperienza chimica di Thomas, che ha calcolato l'esatto turnover di CO₂ per questi sistemi. Il risultato è stato chiaro: neutralizzare la CO₂ in questo modo è conveniente, soprattutto perché il consumo energetico degli impianti è basso. I vincoli ambientali e normativi, in particolare per quanto riguarda le condizioni di pH, sono soddisfatti grazie all'adattamento automatico delle acque rilasciate alle condizioni originali del fiume ricevente.
Potenziale globale
Da tempo gli esperti discutono del legame chimico della CO₂ con i carbonati. Un'idea è stata quella di trasportare la farina di roccia dalle montagne al mare tramite treni e camion, caricarla sulle navi e disperderla nell'oceano. Ma lo sforzo logistico sarebbe enorme. Inoltre, nessuno sa quanto efficientemente o rapidamente i carbonati della farina di roccia reagirebbero con la CO₂ presente nell'acqua, o se semplicemente affonderebbero prima che la reazione avvenga. Questo non è un problema in un impianto industriale: l'intera reazione avviene in loco e il bilancio di massa può essere calcolato con precisione. "L'aspetto positivo è che la tecnologia necessaria è già disponibile", afferma Helmuth Thomas. Il processo potrebbe iniziare immediatamente, a differenza di molti altri concetti di riduzione della CO₂ atmosferica. Il potenziale è enorme: se tutte le acque reflue industriali alcaline del mondo venissero utilizzate per questo processo, si potrebbero limitare circa 30 milioni di tonnellate di CO₂ all'anno.
Ricerca all'avanguardia per un mondo che cambia
La ricerca scientifica dell'Helmholtz-Zentrum Hereon mira a preservare un mondo in cui valga la pena vivere. A tal fine, circa 1.000 dipendenti generano conoscenza e ricercano nuove tecnologie per una maggiore resilienza e sostenibilità, a beneficio del clima, delle coste e delle persone. Il percorso dall'idea all'innovazione conduce, attraverso una continua interazione tra studi sperimentali, modellazione e IA, ai gemelli digitali che mappano al computer i diversi parametri del clima e della costa o della biologia umana. Si tratta di un approccio interdisciplinare che spazia dalla comprensione scientifica fondamentale dei sistemi complessi agli scenari e alle applicazioni pratiche. In qualità di membro attivo di reti di ricerca nazionali e internazionali e dell'Associazione Helmholtz, Hereon sostiene la politica, l'economia e la società nella definizione di un futuro sostenibile trasferendo le competenze acquisite.
Nota: questo articolo è stato tradotto utilizzando un sistema informatico senza intervento umano. LUMITOS offre queste traduzioni automatiche per presentare una gamma più ampia di notizie attuali. Poiché questo articolo è stato tradotto con traduzione automatica, è possibile che contenga errori di vocabolario, sintassi o grammatica. L'articolo originale in Inglese può essere trovato qui.
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