Estrarre dall'aria l'anidride carbonica che intrappola il calore e trasformarla in prodotti utili, un concetto chiamato cattura e utilizzo del carbonio, ha il potenziale per offrire vantaggi sia ambientali che economici.

Secondo alcune stime ottimistiche, La CCU potrebbe generare entrate annuali di oltre 800 miliardi di dollari entro il 2030, riducendo le emissioni di anidride carbonica che alterano il clima fino al 15%. CO . catturato ₂ potrebbe essere potenzialmente utilizzato per realizzare calcestruzzo e altri materiali da costruzione, combustibili, plastica, e vari prodotti chimici e minerali utilizzati nell'industria, agricoltura, medicina e altrove.

Ma quale di questi prodotti sarebbe più utile per il clima? Fino ad ora, non esiste uno studio completo che confronti i benefici climatici di una gamma completa di potenziali prodotti derivati ​​da CCU.

Un nuovo studio dell'Università del Michigan colma questa lacuna critica analizzando 20 potenziali usi dell'anidride carbonica catturata in tre categorie:calcestruzzo, sostanze chimiche e minerali, classificandoli in base al beneficio climatico. Precedenti studi hanno dimostrato che l'utilizzo di CCU per realizzare prodotti in queste tre categorie ha il potenziale di consumare fino a 6,2 gigatonnellate di anidride carbonica all'anno entro il 2050.

I ricercatori dell'UM hanno scoperto che solo quattro dei 20 "percorsi CCU" analizzati, due che utilizzano CO ₂ per produrre calcestruzzo e due che lo utilizzano per produrre sostanze chimiche, hanno una probabilità superiore al 50% di generare un beneficio climatico netto. Un beneficio climatico netto significa che le emissioni evitate utilizzando la tecnologia CCU superano le emissioni generate durante la cattura della CO ₂ e realizzare il prodotto finale.

Lo studio, condotto da ricercatori del Center for Sustainable Systems della School for Environment and Sustainability di UM e del Dipartimento di Ingegneria Meccanica dell'U-M, è stato pubblicato online il 22 agosto sulla rivista Scienze e tecnologie ambientali .

"Le decisioni per scalare le operazioni CCU a livello globale richiederanno una guida sull'identificazione di prodotti che massimizzano i benefici climatici dell'utilizzo della CO . catturata ₂ , " ha detto l'autore principale Dwarak Ravikumar, un ex ricercatore post-dottorato presso il Center for Sustainable Systems di U-M che ora è al National Renewable Energy Laboratory.

"Le nostre classifiche aiuteranno a dare la priorità alle strategie di ricerca e sviluppo verso i prodotti con i maggiori benefici per il clima, evitando percorsi che comportano un onere climatico significativo e che offrono poche speranze di miglioramento, " ha detto Ravikumar.

Il nuovo studio ha anche mostrato che, in questo momento, l'elettricità prodotta da fonti rinnovabili come l'eolico porta spesso a un maggiore beneficio climatico se viene immessa in rete per compensare le emissioni di combustibili fossili, invece di essere utilizzato per realizzare prodotti CCU. Ciò cambierà nel tempo man mano che i combustibili fossili verranno gradualmente eliminati, secondo gli autori dello studio.

"Attualmente, esiste una maggiore opportunità di ridurre le emissioni di carbonio utilizzando fonti di energia rinnovabile per sostituire la generazione di elettricità basata su combustibili fossili rispetto all'investimento in molte delle tecnologie CCU, ", ha affermato il coautore dello studio Greg Keoleian, direttore del Centro per i sistemi sostenibili.

"Questo studio è importante per stabilire le priorità e guidare lo sviluppo e l'implementazione futuri delle tecnologie CCU, in particolare con la decarbonizzazione delle forniture energetiche, " disse Keoleian.

Nella cattura e nell'utilizzo del carbonio, il gas di anidride carbonica può essere estratto dai gas di scarico in impianti come centrali elettriche e cementifici, oppure può essere rimosso dall'aria ambiente attraverso un processo chiamato cattura diretta dell'aria. Nello studio U-M, si presume che l'anidride carbonica sia stata catturata da una centrale elettrica a gas naturale.

Nel loro studio, i ricercatori dell'UM hanno determinato le impronte di anidride carbonica del ciclo di vita dei materiali e dell'energia necessari per realizzare i prodotti CCU, quindi confrontato quei valori con i materiali e l'energia necessari per realizzare versioni convenzionali di quei prodotti. Hanno sviluppato una metrica di ritorno sull'investimento climatico per classificare e dare priorità ai prodotti CCU.

I quattro percorsi CCU con una probabilità superiore al 50% di generare un beneficio climatico netto includevano due metodi che utilizzano l'anidride carbonica per mescolare il calcestruzzo, un metodo per produrre acido formico attraverso l'idrogenazione dell'anidride carbonica, e un metodo per produrre monossido di carbonio dal metano.

L'acido formico viene utilizzato come conservante e agente antibatterico nei mangimi per animali e viene utilizzato per conciare la pelle e tingere i tessuti. Il monossido di carbonio viene utilizzato in vari processi industriali, tra cui la produzione di sostanze chimiche sintetiche e la metallurgia.

"Mentre mettiamo in evidenza quattro tecnologie, molti degli altri trattati nel nostro studio forniranno un beneficio climatico nelle giuste condizioni al contorno e genereranno i prodotti di cui abbiamo bisogno. È solo che le opzioni per ottenere questi benefici sono più limitate. In questo studio, che è espresso come la probabilità di un beneficio climatico, ", ha affermato il coautore dello studio Volker Sick, un professore di ingegneria meccanica UM e direttore del Global CO ₂ Iniziativa.

La CCU è distinta dalla cattura e sequestro del carbonio (CCS), che comporta l'aspirazione dell'anidride carbonica e l'interramento nel sottosuolo.