L'umanità deve rimuovere fino a 660 miliardi di tonnellate di anidride carbonica (CO₂) dall'atmosfera entro la fine del secolo per limitare il riscaldamento globale a 1,5°C. Questo secondo il rapporto più recente dell'Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC), che ha basato la sua stima sulle concentrazioni atmosferiche di CO₂ misurate nel 2020.

La rimozione di così tanta CO₂ comporterà molto di più che semplicemente piantare molti alberi. Ingegneri e scienziati stanno sviluppando tecnologie di cattura diretta dell'aria (DAC) che dovrebbero estrarre grandi quantità di CO₂ dall'atmosfera utilizzando pochissima terra e acqua.

Una tipica unità DAC utilizza grandi ventole per spingere l'aria attraverso un materiale liquido o solido che può legare e rimuovere CO₂, in modo simile a come i polmoni umani estraggono l'ossigeno. Il materiale si rigenera quando riscaldato, lasciando CO₂ concentrata.

La CO₂ concentrata può essere immagazzinata in modo permanente, solitamente sottoterra in giacimenti di petrolio e gas esauriti, o utilizzata per produrre sostanze chimiche utili come combustibili sintetici. Questi combustibili rilascerebbero CO₂ quando bruciati e quindi sono tecnicamente a emissioni zero.

I sostenitori della tecnologia affermano che ciò potrebbe ridurre la necessità di combustibili fossili e aiutare le industrie difficili da decarbonizzare, come l'aviazione, a raggiungere emissioni nette zero. Altri temono che il DAC offra una distrazione dal duro lavoro di ridurre le emissioni di carbonio.

Questi critici suggeriscono che l'alto costo energetico e i materiali utilizzati per il DAC lo rendono proibitivo e così poco pratico nel breve lasso di tempo lasciato per evitare catastrofici cambiamenti climatici. Il costo per rimuovere una tonnellata di CO₂ con DAC può raggiungere i $ 600 (£ 522).

La tecnologia DAC è ancora agli albori. L'Agenzia internazionale per l'energia (IEA) prevede che rimuoverà 90 milioni di tonnellate all'anno nel 2030, 620 milioni di tonnellate nel 2040 e 980 milioni di tonnellate all'anno nel 2050.

Ma allo stato attuale delle cose, dal 2010 sono online solo 19 progetti DAC, che nel 2021 rimuovono complessivamente 0,008 milioni di tonnellate di CO₂, equivalenti a circa sette secondi di emissioni globali dalla produzione di energia.

Gli sviluppatori DAC stanno lavorando a progetti che rimuoveranno circa 1 milione di tonnellate di CO₂ all'anno ciascuno a metà degli anni '20. Ma potrebbero lottare per migliorare l'efficienza energetica e ridurre i costi abbastanza velocemente da rimuovere la CO₂ nella scala necessaria per soddisfare le previsioni dell'AIE per gli anni '30 del 2000. Ecco perché.

L'implementazione del DAC sta guadagnando slancio

L'unità più grande attualmente in funzione è l'impianto di Orca, costruito dalla società Climeworks in Islanda nel 2021. Grande quanto due container marittimi, Orca mira a catturare e immagazzinare permanentemente fino a 4.000 tonnellate di CO₂ all'anno dissolvendola in acqua e pompando sottoterra dove reagirà per formare roccia.

Ecco quanto assorbirebbero in un anno 170.000 alberi su 340 ettari di terreno. Sfortunatamente, il freddo all'inizio del 2022 ha congelato i macchinari e chiuso l'impianto.

Carbon Engineering, un altro sviluppatore DAC, ha in programma di implementare un'unità in Texas negli Stati Uniti che, a suo avviso, rimuoverà e immagazzinerà fino a 1 milione di tonnellate di CO₂ all'anno una volta che entrerà in funzione nel 2024. Questa impresa include un investimento multimilionario da United Airlines, che sta tentando di compensare le emissioni dei suoi voli e di acquisire carburanti sintetici.

I combustibili a emissioni zero potrebbero sostituire il petrolio negli aeroplani e nei veicoli merci a lunga percorrenza. Ma le tecnologie aria-combustibile necessitano ancora di un modello di business più competitivo rispetto all'industria dei combustibili fossili.

È improbabile che ciò avvenga rapidamente, dal momento che quest'ultimo è così consolidato e sovvenzionato, mentre la tecnologia alla base dell'aria-carburante è rudimentale e necessita di investimenti sostanziali per aumentare.

I costi stanno diminuendo troppo lentamente

L'IEA ha stimato che rimuovere fino a 1 miliardo di tonnellate di CO₂ all'anno dall'aria con gli impianti DAC nel 2050 consumerà fino a 1.667 terawattora di energia, equivalenti all'1% del consumo globale nel 2019.

Si prevede che i costi scendano tra i 125 e i 335 dollari statunitensi per tonnellata di CO₂ negli anni 2030, con la prospettiva di raggiungere meno di 100 dollari statunitensi entro il 2040. Ciò dipenderà dall'implementazione delle unità DAC e dall'apprendimento degli sviluppatori da queste unità dimostrative, in modo simile a come il costo dell'energia solare è diminuito nel tempo.

Il DAC potrebbe diventare finanziariamente sostenibile negli anni '30 se i costi in calo venissero coperti dall'aumento del prezzo del carbonio nei regimi fiscali. Secondo il Fondo monetario internazionale, il prezzo medio della CO₂ nei paesi in cui esistono tasse sul carbonio o meccanismi di determinazione dei prezzi ha raggiunto $ 6 per tonnellata nel 2022 ed è destinato ad aumentare a $ 75 entro il 2030.

Il sistema di scambio di quote di emissioni dell'UE ha valutato una tonnellata di CO₂ a 90 dollari USA la tonnellata nel 2022. L'Inflation Reduction Act ha recentemente aumentato i crediti d'imposta per le aziende che rimuovono e immagazzinano CO₂ negli Stati Uniti da 50 USD a 180 USD.

Ma i prezzi elevati del carbonio sono lontani dalla norma altrove. In Cina, nel 2021 e nel 2022 il prezzo del carbonio è oscillato tra i 6 ei 9 dollari USA per tonnellata.

Il DAC potrebbe anche diventare praticabile se la CO₂ che rimuove viene monetizzata. Ma questo è rischioso. Un'applicazione del DAC è il miglioramento del recupero dell'olio, che comporta il pompaggio di CO₂ concentrata nel sottosuolo per estrarre più petrolio.

Le stime suggeriscono che questo metodo potrebbe emettere 1,5 tonnellate di CO₂ per ogni tonnellata rimossa. Sebbene questa strategia possa ridurre le emissioni nette della produzione convenzionale di petrolio, aggiungerebbe comunque carbonio all'atmosfera.

L'opportunità può sorgere in settori che necessitano di CO₂ concentrata, come i produttori di alimenti. Il prezzo della CO₂ è salito da 235 dollari USA a tonnellata nel settembre 2021 a oltre 1.200 dollari USA di recente.

Questo perché la maggior parte della CO₂ nel Regno Unito proviene dall'industria dei fertilizzanti, dove l'aumento dei prezzi del gas naturale ha provocato il caos. Sebbene l'attuale domanda globale sia limitata a circa 250 milioni -300 milioni di tonnellate all'anno, DAC potrebbe presto offrire una fornitura di CO₂ più conveniente e climaticamente neutra.

Le nuove tecnologie possono contribuire a rendere il DAC più economico. Ad esempio, una start-up DAC con sede nel Regno Unito chiamata Mission Zero Technologies mira a utilizzare l'elettricità invece del calore per rigenerare il materiale che assorbe CO₂ nelle unità DAC. Questo, afferma la società, ridurrebbe di quattro volte il fabbisogno energetico del DAC.

Sfortunatamente, le stime dei costi per DAC sono molto incerte. Ciò è in parte dovuto al fatto che spesso provengono dagli sviluppatori stessi piuttosto che da ricerche indipendenti. Non esiste un approccio comunemente accettato per quantificare i costi effettivi del DAC, ma il mio gruppo di ricerca sta lavorando per verificare i costi di rimozione dichiarati dagli sviluppatori di DAC e previsti dall'IEA con una rete globale di accademici e industriali.

Il DAC rallenterà il riscaldamento globale?

The world needs to build about 30 DAC plants capable of removing more than 1 million tons of CO₂ a year every year between 2020 and 2050. With only a few such plants expected to be operational by the mid-2020s, overcoming this shortfall will be hard, especially if costs remain high and breakthrough DAC technologies are not discovered and commercialized.

I believe that DAC is still an essential tool for slowing global warming. When the predicted cost reductions are achieved, DAC will unlock the path to large-scale CO₂ removal with a much smaller land and water footprint than other removal technologies in the 2030s and beyond.

The role of DAC is not to compensate for rising emissions in the 2020s, but to close the emission gap and bring atmospheric CO₂ concentration down to limit global warming to 1.5°C during the decade and a bit approaching 2050. This is why governments and businesses should focus on ending their reliance on fossil fuels while supporting the research and development of DAC technology to drive its costs down. + Esplora ulteriormente

How not to solve the climate change problem

Questo articolo è stato ripubblicato da The Conversation con licenza Creative Commons. Leggi l'articolo originale.