A proposito del progettato impianto CCS di Ravenna.

Vincenzo Balzani

Qui sotto due documenti: un comunicato di Vincenzo Balzani ed altri scienziati ed un’analisi tecnica contro una proposta del Governo attuale, un grande impianto CCS, ossia di cattura e immagazzinamento della CO2 (CCS) presso Ravenna.

Il CCS è ritenuto in alcuni circoli internazionali uno strumento contro il GW; a 5 anni dall’accordo di Parigi la battaglia per la riduzione delle emissioni non decolla poiché richiederebbe una decisa sterzata contro le aziende che si occupano di energia fossile (in Italia ENI) e che detengono un enorme potere economico. Ed allora si cerca una via di mezzo che non esclude l’uso dei fossili ma che intenderebbe catturare le loro emissioni col CCS: ossia intercettare le emissioni ed indirizzarle in depositi geologici profondi.

Ci sono pochi esempi di questo tipo di strategia, i principali negli USA, i tentativi fatti in altri paesi sono stati dopo tutto limitati; recentemente un documento della Corte dei Conti Europea  ha riconosciuto il sostanziale fallimento delle politiche europee in questo settore, ma gli interessi costituiti non demordono e tornano spesso alla ribalta chiedendo poi grandi investimenti allo Stato (che casomai li toglie a Sanità, Scuola e Ricerca).

La scienza sul tema si è espressa più volte per esempio con  un lavoro di Sgouris Sgouridis e collaboratori, fra cui il nostro Ugo Bardi, pubblicato su Nature Energy che dopo aver analizzato il ritorno energetico del metodo conclude che il CCS non regge il confronto con le moderne tecnologie rinnovabili con accumulo: renewables plus storage provide a more energetically effective approach to climate mitigation than constructing CCS fossil-fuel power stations.

Buona lettura.

1) Energia per l’Italia

Comunicato Stampa

Il progetto ENI di costruire a Ravenna il più grande centro mondiale per lo stoccaggio dell’anidride carbonica (CO2) è un enorme rischio finanziario senza certezze dal punto di vista climatico e ambientale

Nella conferenza stampa tenuta al termine degli Stati generali dell’Economia a Roma, il presidente Conte ha annunciato che fra le azioni per risolvere il problema energetico nascerà a Ravenna il più grande centro al mondo di cattura e stoccaggio di CO2.

Come è noto, la CO2 è un gas generato dall’uso dei combustibili fossili che, immesso nell’atmosfera, contribuisce a creare l’effetto serra e il conseguente cambiamento climatico.

Secondo gli scienziati dell’IPCC (un comitato che agisce sotto il patrocinio dell’ONU), per evitare un catastrofico cambiamento climatico, definito il pericolo più grave per l’umanità, è necessario azzerare le emissioni di CO2 entro il 2050. Questo è quanto prevede l’Accordo di Parigi, al quale hanno aderito praticamente tutte le nazioni del mondo, compresi gli Stati Uniti che poi, con Trump presidente, sono usciti dall’accordo. Le azioni sono urgenti, perché lo “spazio” rimasto per nuove emissioni è limitato, quindi si debbono realizzare entro il 2030 piani di riduzione delle emissioni nette.

La strada maestra per raggiungere l’obiettivo dell’azzeramento delle emissioni di CO2 entro il 2050 è la progressiva riduzione dell’uso dei combustibili fossili da attuare con una graduale transizione alle energie rinnovabili (Sole, vento e acqua) che non producono né CO2 né sostanze inquinanti. Le compagnie petrolifere invece, prima fra tutte ENI, stanno intensificando le ricerche in tutto il mondo e, con il loro grande potere, operano a tutti i livelli e con ogni mezzo per evitare che i combustibili fossili vengano messi al bando entro il 2050.

Secondo le compagnie petrolifere si può continuare ad usare i combustibili fossili evitando che la CO2 prodotta sia immessa in atmosfera e, addirittura, anche prelevando dall’atmosfera la CO2 già emessa. Queste operazioni, indicate con la sigla CCS (Carbon Capture and Sequestration), implicano la cattura della CO2 emessa o già in atmosfera e il suo immagazzinamento in giacimenti esauriti di idrocarburi. Questo processo, oltre ad essere poco logico, poiché si versano in atmosfere quantità sempre maggiori di CO2 per poi ricatturarle e sequestrarle, è complesso dal punto di vista ambientale; molto costoso; e richiede un forte sviluppo perché è ancora a livello di ricerca.

Infine, è solo una parte del complesso mosaico di interventi necessari per mantenere l’aumento di temperatura entro 1.5 (o 2) °C. Deve essere armonizzato con tutte le azioni che riguardano la pianificazione energetica e l’uso efficiente dell’energia.

L’adozione delle tecnologie CCS è critica per diversi motivi:

  • lo stoccaggio nel sottosuolo è rischioso perché non sono noti i suoi effetti sismici. Tale rischio è ancora maggiore in una zona fragile come la costa di Ravenna, dove sono in corso significativi fenomeni di subsidenza.
  • teoricamente può compensare le emissioni derivate dalla produzione di energia da fonti fossili, mantenendo quasi invariata l’attuale proporzione tra fonti energetiche rinnovabili e fossili. Tuttavia, i combustibili fossili sono limitati, quindi questa soluzione non può essere strutturale, ma solo temporanea, rendendo estremamente critici gli aspetti economico-finanziari dell’investimento.
  • la cattura di CO2 all’interno degli impianti di produzione di energia da fonti fossili riduce le prestazioni del 10%-20%. I costi di produzione dell’energia sarebbero sostanzialmente raddoppiati. In alternativa, si può catturare la CO2 dall’aria, anche se non esistono tecnologie mature e verificate. Oppure, si può catturare la CO2 all’interno di impianti di conversione di biomasse in energia. Quest’ultima opzione avrebbe un forte impatto sull’uso del suolo agricolo e sulle emissioni di metano e NOx.
  • oggi non esistono progetti industriali maturi relativi al CCS; si è ancora alla fase di ricerca. In Norvegia, che è il maggiore produttore europeo di idrocarburi, un report indipendente commissionato da Governo ha analizzato la possibile realizzazione di un impianto di stoccaggio di CO2 nei giacimenti esauriti del Mare del Nord. Tale progetto è stato valutato un potenziale disastro finanziario e il Governo sta valutando di sospendere il progetto stesso.

In conclusione, riteniamo non opportuno investire ingenti risorse pubbliche nella realizzazione di un sistema di stoccaggio di CO2, perché i risultati non sono garantiti, né dal punto di vista della sicurezza, né dal punto di vista climatico.

Le stesse risorse debbono essere investite sulle energie rinnovabili, sugli impianti di accumulo di energia elettrica, sull’efficienza energetica degli edifici e delle attività produttive e commerciali, settori con alta intensità di occupazione. Ovvero, debbono essere investite su tecnologie mature e disponibili che garantiscono una rapida riduzione delle emissioni a effetto serra, tecnologie che attendono solo di essere utilizzate.

Vincenzo Balzani

Coordinatore di Energia per l’Italia

vincenzo.balzani@unibo.it

Vincenzo Balzani

energiaperlitalia

 

2) Carbon capture and storage con riferimento al progetto ENI di Ravenna

 

I rapporti più recenti di IPCC confermano che è necessario raggiungere entro il 2050 un livello zero di emissioni di CO2, per limitare a 1.5 °C  l’aumento di temperatura rispetto all’epoca pre-industriale. IPCC ha simulato quattro scenari (Figura 1) che raggiungono l’obiettivo di portare a zero le emissioni di CO2 nel 2050 attraverso strategie diverse che in ogni caso richiedono azioni immediate [1].

Figura 1.  Quattro scenari per la riduzione delle emissioni nette di CO2 [1]

Le tecnologie per la cattura della anidride carbonica prodotta dalle combustioni sono genericamente indicate con la sigla CCS,   ma si possono distinguere tre casi:

– Carbon Capture and Storage (CCS): cattura di CO2 in impianti di produzione di energia elettrica da fonti fossili. Esistono due opzioni: pre-combustione o post-combustione. Nel primo caso, con un processo di gassificazione si separa l’idrogeno dalla CO2 prima della combustione dell’idrocarburo. Nel secondo caso, la CO2 viene separata dai gas esausti della combustione attraverso solventi liquidi, come ammine.

– Bioenergy with Carbon Capture and Storage (BECCS). Durante la produzione di bioenergia, ottenuta con la combustione di biomasse naturali, si applicano i processi di carbon capture.

– Direct Air Capture of CO2 (DACS), ovvero cattura diretta dall’aria della CO2, attraverso membrane o filtri.

A esse si aggiungono processi naturali come la riforestazione o la rigenerazione del suolo.

Quattro scenari

I quattro scenari P1-P4 illustrati nella Figura 1 sono molto diversi in termini di impatto sull’ecosistema (AFOLU = Agriculture, Forestry and Other Land Use).

Nel primo scenario la riduzione di emissioni è basata sul “supply-side”, attraverso l’uso di energie rinnovabili; i consumi sono ridotti attraverso l’aumento dell’efficienza energetica e la modifica del comportamento delle persone; non si adottano tecnologie per il CCS a esclusione della forestazione. Questo primo scenario è il più ragionevole ed è quello con meno imprevisti. Richiede azioni immediate per ridurre le emissioni del 60% nel 2030 (rispetto al 2010), ovvero una riduzione del 8% circa ogni anno. E’ un obiettivo possibile, ma per realizzarlo è necessaria una profonda e coordinata azione di ristrutturazione del sistema energetico mondiale.

Nel secondo scenario, si utilizzano anche tecnologie CCS, per una quota totale pari a 348 Gton CO2 nel periodo 2020-2100, ovvero circa 12% delle emissioni annuali attuali, supponendo che la quota di CCS sia costante nel periodo 2030-2100. Le tecnologie adottate prevedono per circa metà l’uso di BECCS.

Nel terzo scenario, l’uso di CCS è molto maggiore, per una quota totale pari a 687 Gton CO2 nel periodo 2020-2100, ovvero circa 25% delle emissioni annuali attuali, supponendo che la quota di CCS sia costante nel periodo 2030-2100. Oltre il 60% del CCS è realizzato attraverso BECCS (Bioenergy with Carbon Capture and Storage). In questo scenario la produzione di energia da gas naturale è aumentata del 30% nel 2050 rispetto ai livelli del 2010 e la produzione di energia da petrolio è mantenuta ai livelli attuali.

Nel quarto scenario, l’uso di CCS è ancora maggiore, per una quota totale pari a 1218 Gton CO2 nel periodo 2020-2100, ovvero circa 43% delle emissioni annuali attuali, supponendo che la quota di CCS sia costante nel periodo 2030-2100. Oltre il 95% del CCS è realizzato attraverso BECCS. In questo scenario, la produzione di energia da gas naturale è aumentata del 37% nel 2050 rispetto ai livelli del 2010 e la produzione di energia da petrolio è aumentata nel 2050 del 86% rispetto ai livelli attuali.

Nel terzo e quarto scenario, l’uso di BECCS ha un forte impatto sull’agricoltura, in particolare sono richieste nuove aree coltivate per un’estensione di 2.8 e 7.2 milioni di km2, rispettivamente, con un conseguente aumento di emissioni di CH4 e N2O da parte del settore agricoltura.

I tre scenari basati sul CCS appaiono poco logici (si versano in atmosfere quantità sempre maggiori di CO2 per poi ricatturarla e sequestrarla), sono molto complessi dal punto di vista ambientale, molto costosi e richiedono un forte sviluppo di una tecnologia che è ancora a livello di ricerca.

Figura 2. Grado di accettabilità delle varie tecniche collegate alla riduzione di CO2 in atmosfera

La CO2 recuperata con processi CCS andrebbe in piccola parte utilizzata per scopi alimentari o agricoli e, in massima parte, immagazzinata nel sottosuolo in caverne dove siano presenti materiali inerti porosi che possano conservare la CO2 senza reazioni per tempi geologici.

Gli effetti dello stoccaggio di CO2 su terremoti indotti sono controversi. e, in generale, tutte le tecnologie di cattura e accumulo sono molto costose. Oggi non esistono, di fatto, progetti industriali maturi, ma si è ancora in una fase di ricerca.

Problemi

  • Non è possibile realizzare uno stoccaggio di CO2 senza una visione globale, ovvero senza una pianificazione di tutte le azioni necessarie, in coordinamento con la comunità internazionale.
  • Lo stoccaggio di CO2 in caverne sottomarine è potenzialmente rischioso dal punto di vista geologico. Non è chiaro se siano stati valutati possibili effetti sulla sismicità indotta o innescata e sulla subsidenza della costa di Ravenna, fenomeni già in corso in modo significativo.
  • In termini quantitativi IEA assume che la CCS abbia un ruolo marginale. Sembra invece che progetto CCS ENI di Ravenna sia il principale intervento previsto dal Governo italiano per contrastare i cambiamenti climatici.
  • L’uso di tecnologie CCS è legato allo scopo di continuare la produzione di energia da fonti fossili; prevede infatti di mantenere quasi invariata la proporzione tra fonti energetiche rinnovabili e fossili. Rimane quindi il problema del limite delle risorse fossili, che sono in esaurimento.
  • L’uso di tecnologie CCS diminuisce le prestazioni delle centrali alimentate da combustibili fossili con una riduzione di efficienza variabile tra 10 e 20%. Di conseguenza, il margine di profitto degli impianti di produzione di energia elettrica si riduce in maniera rilevante, raddoppiando, di fatto il costo di produzione dell’energia elettrica.
  • Un recentissimo report indipendente, commissionato dal governo norvegese per valutare un grande progetto CCS per lo stoccaggio di CO2 nei giacimenti esauriti del Mare del Nord, definisce questa iniziativa un potenziale disastro finanziario. La Norvegia è il maggiore produttore europeo di idrocarburi. Il governo norvegese si è riservato di decidere se portare avanti o abbandonare il progetto entro il 2020 [5].

In conclusione, le tecnologie CCS sono ancora in una fase di ricerca e la loro adozione è controversa all’interno della comunità scientifica internazionale. Non è consigliabile basare una parte consistente degli investimenti e della strategia nazionale su impianti pilota per CCS. In ogni caso, è necessario progettare una strategia complessiva per mantenere l’aumento di temperatura globale entro 1.5 °C, in accordo alla Comunità Europea e agli organismi internazionali.

 

Bibliografia

 

[1] IPCC, 2018: Summary for Policymakers. In: Global Warming of 1.5°C. An IPCC Special Report on the impacts of global warming of 1.5°C above pre-industrial levels and related global greenhouse gas emission pathways, in the context of strengthening the global response to the threat of climate change, sustainable development, and efforts to eradicate poverty [Masson-Delmotte, V., P. Zhai, H.-O. Pörtner, D. Roberts, J. Skea, P.R. Shukla, A. Pirani, W. Moufouma-Okia, C. Péan, R. Pidcock, S. Connors, J.B.R. Matthews, Y. Chen, X. Zhou, M.I. Gomis, E. Lonnoy, T. Maycock, M. Tignor, and T. Waterfield (eds.)]. In Press.

[2] David Sandalow, Julio Friedmann, Colin McCormick, Sean McCoy, “Direct Air Capture of Carbon Dioxide”, ICEF Roadmap 2018, https://www.globalccsinstitute.com.

[3] Mario Marchionna, “CCS technology in the oil&gas industry”, la Chimica e l’Industria, luglio-agosto 2012.

[4] Sarang Supekar, Steven Skerlos, “Reassessing the efficiency penalty from carbon capture in coal-fired power plants”, Environ. Sci. Technol. 2015, 49, 12576−12584.

[5] Mikael Holter, “Norway Warned $2.6 Billion Carbon Capture Plan May Be Too Costly”, Bloomberg News, 25 giugno 2020.

 

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