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

Gestire le emissioni industriali per prevenire il rilascio di gas serra (GHG) in atmosfera attraverso sistemi CCUS sta diventando una pratica sempre più comune. Questi metodi sono molto interessanti perché consentono ai processi con alte emissioni di anidride carbonica di rispettare i target regolamentari. E diventano particolarmente preziosi quando le opportunità di ridurre le emissioni di gas serra attraverso l'ottimizzazione dell’efficienza dei processi o fonti di energia rinnovabile sono limitate.

Si sta lavorando molto allo sviluppo di metodi efficienti di cattura del carbonio ma vanno considerate anche le numerose attività a valle. Dopo essere stato catturato, infatti, il gas di anidride carbonica deve essere compresso - a volte fino allo stato liquido - in modo da poter essere trasportato in sicurezza in un luogo accuratamente scelto per il suo utilizzo o sequestro. Sono numerosi i fattori da considerare tra cui la distanza, la geografia, le infrastrutture esistenti, l'impatto ambientale e il costo del trasporto.

Attualmente, si sono affermate tre modalità di trasporto principali: condotte, veicoli terrestri e imbarcazioni marittime. Ognuna di queste modalità è più adatta ad alcune applicazioni piuttosto che ad altre. Indipendentemente dall’approccio, la definizione di una logistica funzionale richiede soluzioni innovative e infrastrutture solide, in grado di assicurare il successo a lungo termine delle strategie CCUS di mitigazione delle emissioni.

Le condotte sono l'opzione più consolidata e spesso la più economicamente sostenibile per il trasporto di grandi volumi di CO₂ su lunghe distanze, soprattutto via terra. In alcuni casi, per il trasporto di anidride carbonica è possibile riutilizzare le condotte esistenti di gas naturale, una soluzione economicamente conveniente perché prevede l'utilizzo di infrastrutture già in essere. Questo approccio minimizza anche l'impatto ambientale della costruzione di nuove strutture.

Tuttavia, il riutilizzo delle condotte per il trasporto di anidride carbonica deve essere valutato con attenzione. Per garantire la compatibilità con le diverse proprietà di questo composto, di natura corrosiva e con requisiti di pressione più elevati, è possibile che debbano essere apportate delle modifiche. Le condotte di gas naturale superano raramente i 90 bar (1,300 psi) mentre, per il trasporto a lunga distanza, l'anidride carbonica a volte richiede fino a 150 bar (2,175 psi).

Camion e treni rappresentano un'opzione flessibile per il trasporto di piccoli volumi di CO₂ su distanze più brevi e in aree in cui l'infrastruttura di condotte è limitata. La loro versatilità li rende adatti al trasporto di anidride carbonica tra i siti di cattura e le strutture di sequestro locali. Inoltre, hanno la possibilità di raccogliere piccoli volumi da varie fonti e consegnarli ad hub centrali che, successivamente, si occupano di organizzare il trasporto di volumi più consistenti. Tuttavia, affidarsi ai veicoli terrestri per il trasporto di CO₂ su lunghe distanze diventa costoso, soprattutto per i camion che, tra l'altro, contribuiscono alla congestione del traffico e alle emissioni di gasolio.

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.

Anche la purezza della CO₂ è fondamentale, sia per le applicazioni finali che per la sicurezza durante il trasporto. Impurità quali acqua, idrogeno solforato e ossidi di azoto possono innescare reazioni chimiche e fenomeni di corrosione o danneggiare diversamente il prodotto.

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.

Per immagazzinarla in formazioni geologiche, l'anidride carbonica viene iniettata in profondità nel sottosuolo, spesso a più di un chilometro sotto il livello delle falde acquifere, in siti attentamente selezionati e monitorati. I luoghi scelti sono in genere spazi sotterranei preesistenti, tra cui giacimenti esauriti di petrolio e gas, falde acquifere saline profonde e vene di carbone che non possono essere sfruttate. Generalmente, queste formazioni rocciose porose sono ricoperte da strati di roccia impermeabile che impediscono la dispersione della CO₂ in atmosfera.

Il sequestro sotterraneo rappresenta un metodo sicuro di stoccare l'anidride carbonica per migliaia di anni. La U.S. Geological Survey (USGS) stima che solo negli Stati Uniti siano presenti formazioni geologiche in grado di immagazzinare circa 3.000 gigatonnellate di anidride carbonica. Tuttavia, per verificare l’integrità della formazione e scegliere i siti di sequestro più adatti sono necessarie indagini geologiche e modellazioni approfondite. Questo processo mira anche a minimizzare i potenziali rischi, come la sismicità indotta e l'impatto sulle risorse idriche sotterranee.

Sebbene il sequestro geologico rimanga l'opzione più praticabile per il prossimo futuro, i ricercatori continuano a esplorare anche metodi alternativi. La carbonatazione minerale, ad esempio, imita i processi geologici naturali facendo reagire l'anidride carbonica con gli elementi presenti nella terra per formare minerali carbonatici stabili, bloccando efficacemente il carbonio per lunghi periodi di tempo. Pur essendo un metodo promettente, il sequestro a lungo termine richiede molta energia e presenta problematiche 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, nei suoi vasti strati di arenaria, potrebbe immagazzinare circa 100 miliardi di tonnellate di anidride carbonica, equivalenti alle emissioni globali di anidride carbonica di quasi tre anni.

Per garantire l'efficienza del processo, la sicurezza e l'integrità ambientale, è indispensabile prevedere lungo l'intera catena CCUS sistemi di misura e monitoraggio accurati, con la giusta strumentazione. Durante il trasporto, nelle condotte e nei terminali, è necessario misurare i valori di pressione, temperatura, portata e qualità dell'anidride carbonica, in modo da garantire un trasporto sicuro e misure fiscali accurate.

A prescindere dal metodo di stoccaggio scelto, un sistema di monitoraggio completo è fondamentale per garantire l'integrità del sito a lungo termine e prevenire il rilascio della CO₂ in atmosfera. Per essere efficace, il monitoraggio dell'anidride carbonica nei siti di sequestro richiede tecnologie avanzate e sofisticati sistemi di rilevamento del gas che informino sui suoi movimenti e sul suo comportamento. Operazioni di misura continue e affidabili aiutano a rilevare tempestivamente anomalie e perdite potenziali, informando immediatamente il personale in modo che possa intervenire e minimizzare 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.