Gli scienziati stanno intensificando gli sforzi per trasformare i rifiuti di CO2 dall'industria in sostanze chimiche come il metanolo nel tentativo di ridurre le emissioni e fornire una nuova fonte di materie prime da utilizzare nel carburante, cemento e produzione alimentare.

Fa parte di una strategia per fermare il riscaldamento globale riducendo la quantità di CO2 che emettiamo nell'aria e poi riutilizzandola, una tecnica nota come cattura e utilizzo del carbonio (CCU).

In una struttura gestita da Carbon Recycling International (CRI) accanto alla pittoresca Laguna Blu nel sud-ovest dell'Islanda, acqua, l'energia e l'anidride carbonica di scarto di una vicina centrale geotermica vengono utilizzati per produrre metanolo, che può essere miscelato con la benzina per alimentare le auto o trasformato in una gamma di prodotti chimici.

"Prendiamo la CO2 originariamente disciolta nel vapore proveniente dal sottosuolo e ne riutilizziamo parte come materia prima nel nostro processo, " disse Ómar Freyr Sigurbjörnsson, ex direttore della ricerca e ora responsabile vendite e marketing della CRI.

La CRI ha costruito il suo impianto dimostrativo nel 2012 ed è diventata la prima azienda al mondo a produrre e vendere metanolo ricavato dai rifiuti di CO2. Dal 2014, l'impianto può produrre circa 4, 000 tonnellate di metanolo all'anno, che viene venduto in altri paesi europei.

Questa quantità è una goccia nell'oceano per ora, poiché ogni anno vengono prodotte circa 80 milioni di tonnellate di metanolo. Attraverso un progetto chiamato Circle Energy, La CRI sta conducendo uno studio di fattibilità per potenziare le sue operazioni. CRI mira a costruire decine di strutture in Europa che combinano energia rinnovabile con gas CO2 di scarto per produrre metanolo, a partire da una struttura molto più grande in Norvegia, dove utilizzerà l'energia idroelettrica per fare 100, 000 tonnellate di metanolo ogni anno. Il piano è di iniziare a costruire presto e completare la struttura entro il 2021.

Sostenibile

Il processo di CRI è molto più sostenibile della normale produzione di metanolo. In Europa e negli Stati Uniti, la maggior parte del metanolo è prodotta utilizzando gas naturale, mentre in Cina si usa il carbone.

Il processo CRI inizia utilizzando l'energia rinnovabile per l'elettrolisi dell'acqua, che è un modo per rompere le molecole di H2O in ossigeno e idrogeno usando l'elettricità. L'idrogeno viene fatto reagire con la CO2 di scarto con l'ausilio di speciali sostanze chimiche chiamate catalizzatori. Questo produce metanolo, che è formato da quattro atomi di idrogeno, uno di carbonio e uno di ossigeno. L'unico gas di scarico è l'ossigeno, che viene emesso nell'aria o utilizzato in altri modi.

In Norvegia, CRI utilizzerà energia rinnovabile e gas CO2 di scarto dall'industria vicina per produrre metanolo più verde, che andrà poi nelle vernici, plastica, solventi, colla, componenti del carburante, e altro ancora. Questo modo di produrre metanolo riduce le emissioni di carbonio del 90% rispetto all'utilizzo di combustibili fossili.

"Siamo in grado di vendere negli stessi mercati di carburante in Europa come altri combustibili fossili metanolo, ma otteniamo un prezzo premium, ", ha detto Sigurbjörnsson.

Il metanolo può anche essere immagazzinato e trasportato dai siti di produzione di energia rinnovabile al luogo in cui si trovano i consumatori. "Possiamo convertire l'energia rinnovabile in energia chimica che può essere immagazzinata a lungo, e può essere spostato per lunghe distanze senza perdere energia. Ha questi vantaggi rispetto, ad esempio, alla tecnologia delle batterie, ", ha detto Sigurbjörnsson.

CRI, che ha elaborato come utilizzare i gas residui di industrie come la siderurgia e la siderurgia, prevede inoltre di sfruttare al meglio la CO2 di scarto delle centrali elettriche e dei cementifici.

"Abbiamo in programma di avere più partner che co-investono con noi, come le società elettriche, aziende chimiche e industrie diverse, " Ha detto Sigurbjörnsson. "Il nostro obiettivo è lo sviluppo della tecnologia, la concessione di licenze e la vendita delle apparecchiature che ne derivano".

Questo può ridurre le emissioni ma non inghiottire tutta la CO2 del settore.

Rapporto

Il recente rapporto di riferimento dell'Intergovernmental Panel on Climate Change ha avvertito che il mondo deve limitare l'aumento della temperatura a 1,5°C. Ciò richiede molte soluzioni e più tecnologie.

"Dal momento che il settore industriale emette il 40% di tutta l'anidride carbonica, stiamo cercando di catturarlo dal camino e farci qualcosa di utile, " ha affermato la professoressa Patricia Luis Alconero dell'UC Louvain in Belgio, che ha appena avviato un ambizioso progetto per trasformare la CO2 di scarto in sostanze chimiche utili.

Il suo progetto, CO ₂ Vita, è ispirato dalla natura. "Il nostro processo esamina il modo in cui la natura assorbe la CO2 per i propri fini. Cerchiamo di copiare l'uso degli enzimi da parte della natura, ma in un modo più efficiente e che utilizza la tecnologia a membrana, " lei disse.

L'attuale tecnologia per catturare il carbonio utilizza ammine liquide, sostanze chimiche costose e tossiche con grande affinità per le molecole di CO2, ma il costo e la sostenibilità del processo sono preoccupanti. Per generare energia e catturare CO2 in una centrale elettrica a combustibili fossili, ad esempio, deve essere generato un ulteriore 30% di energia in più.

membrane

Per sviluppare questo processo a membrana, Il prof. Luis Alconero sta usando sali di aminoacidi ed enzimi che cattureranno e convertiranno le molecole di CO2 in sostanze chimiche utili. In un secondo passaggio, anche utilizzando membrane, le sostanze chimiche saranno cristallizzate e recuperate come materiali puri per l'uso da parte dell'industria.

"Questo processo è flessibile poiché, a seconda degli enzimi che utilizziamo, possiamo ottenere diversi prodotti chimici, " ha detto. Gli esempi includono sali di carbonato, come carbonato di sodio o di calcio, una materia prima per l'industria del cemento, o glucosio.

Altre possibilità di alto valore sono i composti puri che potrebbero essere preziosi per l'industria alimentare. È il costo di trasformare la CO2 in qualcosa di utile e il valore di quel materiale che determina se il processo affonda o nuota.

"La CO2 è uno spreco, quindi deve essere davvero un processo economico che porta a un componente interessante, " ha detto il Prof. Luis Alconero, che mira a costruire un sistema prototipo.

"Il nostro obiettivo è trovare una soluzione più rispettosa dell'ambiente rispetto alle ammine e risolvere anche i problemi economici, " lei disse.