Forse la migliore speranza per rallentare il cambiamento climatico - catturare e immagazzinare le emissioni di anidride carbonica nel sottosuolo - è rimasta inafferrabile a causa in parte dell'incertezza sulla sua fattibilità economica.

Nel tentativo di fare chiarezza su questo punto, i ricercatori della Stanford University e della Carnegie Mellon University hanno stimato le richieste energetiche coinvolte in una fase critica del processo.

Le loro scoperte, pubblicato l'8 aprile in Scienze e tecnologie ambientali, suggeriscono che la gestione e lo smaltimento delle salamoie ad alta salinità, un sottoprodotto dell'efficiente sequestro del carbonio sotterraneo, imporrà sanzioni significative in termini di energia ed emissioni. Il loro lavoro quantifica queste penalità per diversi scenari di gestione e fornisce un quadro per rendere l'approccio più efficiente dal punto di vista energetico.

"Progettare nuovi enormi sistemi infrastrutturali per lo stoccaggio geologico del carbonio con un apprezzamento per il modo in cui si intersecano con altre sfide ingegneristiche - in questo caso la difficoltà di gestire le salamoie ad alta salinità - sarà fondamentale per massimizzare i benefici del carbonio e ridurre i costi del sistema, " ha detto l'autore senior dello studio Meagan Mauter, professore associato di Ingegneria Civile e Ambientale presso la Stanford University.

Arrivare a una pulizia, il futuro delle energie rinnovabili non accadrà dall'oggi al domani. Uno dei ponti su questo percorso riguarderà la gestione delle emissioni di anidride carbonica, il gas serra dominante che riscalda la Terra, mentre l'uso di combustibili fossili diminuisce. È qui che entra in gioco il sequestro del carbonio. Mentre la maggior parte degli scienziati del clima concorda sulla necessità di un tale approccio, c'è stata poca chiarezza sui costi dell'intero ciclo di vita dell'infrastruttura di stoccaggio del carbonio.

Sfida salata

Un aspetto importante di tale analisi è capire come gestiremo le salamoie, acqua salata ad alta concentrazione che viene estratta da giacimenti sotterranei per aumentare la capacità di stoccaggio dell'anidride carbonica e ridurre al minimo il rischio di terremoti. I serbatoi salini sono i luoghi di stoccaggio più probabili per l'anidride carbonica catturata perché sono grandi e onnipresenti, ma le salamoie estratte hanno una concentrazione media di sale che è quasi tre volte superiore a quella dell'acqua di mare.

Queste salamoie dovranno essere smaltite tramite iniezione in un pozzo profondo o desalinizzate per un riutilizzo vantaggioso. Il pompaggio nel sottosuolo, un approccio che è stato utilizzato per le acque reflue dell'industria petrolifera e del gas, è stato collegato all'aumento della frequenza dei terremoti e ha portato a una significativa reazione pubblica. Ma la desalinizzazione delle salamoie è significativamente più costosa e dispendiosa in termini di energia a causa, in parte, ai limiti di efficienza delle tecnologie di dissalazione termica. è essenziale, passo complesso con un cartellino del prezzo potenzialmente enorme.

La grande immagine

Il nuovo studio è il primo a valutare in modo completo le sanzioni energetiche e le emissioni di anidride carbonica coinvolte nella gestione della salamoia in funzione dei vari trasporti di carbonio, scenari di gestione del serbatoio e trattamento della salamoia negli Stati Uniti. I ricercatori si sono concentrati sul trattamento della salamoia associato allo stoccaggio del carbonio dalle centrali elettriche a carbone perché sono le maggiori fonti di anidride carbonica del paese gli obiettivi più convenienti per la cattura del carbonio e le loro posizioni sono generalmente rappresentativi della posizione delle sorgenti puntiformi di anidride carbonica.

Forse non sorprende, lo studio ha riscontrato penalizzazioni energetiche più elevate per gli scenari di gestione della salamoia che danno priorità al trattamento per il riutilizzo. Infatti, la gestione della salamoia imporrà la più grande penalizzazione dell'energia post-cattura e compressione su una base per tono di anidride carbonica, fino a un ordine di grandezza maggiore del trasporto del carbonio, secondo lo studio.

"Non c'è pranzo gratis, ", ha affermato l'autore principale dello studio Timothy Bartholomew, un ex studente laureato in ingegneria civile e ambientale alla Carnegie Mellon University che ora lavora per KeyLogic Systems, un appaltatore per il Laboratorio Nazionale di Tecnologia Energetica del Dipartimento dell'Energia. "Anche le soluzioni ingegnerizzate per lo stoccaggio del carbonio imporranno sanzioni energetiche e comporteranno alcune emissioni di carbonio. Di conseguenza, dobbiamo progettare questi sistemi nel modo più efficiente possibile per massimizzare i loro benefici in termini di riduzione del carbonio".

La strada da percorrere

Le soluzioni potrebbero essere a portata di mano.

La penalizzazione energetica della gestione della salamoia può essere ridotta dando priorità allo stoccaggio in serbatoi a bassa salinità, riducendo al minimo il rapporto di estrazione della salamoia e limitando l'entità del recupero della salamoia, secondo i ricercatori. avvertono, però, che questi approcci portano i propri compromessi per i costi di trasporto, sanzioni energetiche, capacità di stoccaggio del giacimento e tassi sicuri di iniezione di anidride carbonica nei giacimenti sotterranei. La valutazione dei compromessi sarà fondamentale per massimizzare la mitigazione delle emissioni di anidride carbonica, minimizzare i costi finanziari e limitare le esternalità ambientali.

"Ci sono implicazioni legate all'acqua per i percorsi di decarbonizzazione più profondi, " disse Mauter, che è anche membro dello Stanford Woods Institute for the Environment. "La chiave è comprendere questi vincoli in modo sufficientemente dettagliato per progettare intorno ad essi o sviluppare soluzioni ingegneristiche che ne riducano l'impatto".