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 $ 600.
La tecnologia DAC è ancora agli albori. L’Agenzia internazionale dell’energia (AIE) 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 inizierà a funzionare nel 2024. Questa impresa include un investimento multimilionario da parte della United Airlines che sta tentando di compensare le emissioni dei suoi voli e di acquisire combustibili 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 scendendo 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 125 e 335 dollari USA per tonnellata di CO₂ negli anni 2030, con la prospettiva di raggiungere meno di 100 dollari USA entro il 2040. Ciò dipenderà dall’implementazione delle unità DAC e dagli sviluppatori che impareranno 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 i 6 dollari USA per tonnellata nel 2022 ed è destinato ad aumentare a 75 dollari USA entro il 2030.
Il sistema di scambio di quote di emissioni dell’UE ha valutato una tonnellata di CO₂ a 90 dollari USA per 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 la tonnellata 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 e i 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 di petrolio convenzionale, 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 USD per tonnellata nel settembre 2021 a oltre 1.200 USD 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.
Il DAC rallenterà il riscaldamento globale?
Il mondo ha bisogno di costruire circa 30 impianti DAC in grado di rimuovere più di 1 milione di tonnellate di CO₂ all’anno ogni anno tra il 2020 e il 2050. Con solo pochi di questi impianti che dovrebbero essere operativi entro la metà degli anni 2020, superare questa carenza sarà difficile, soprattutto se i costi rimangono elevati e le tecnologie DAC rivoluzionarie non vengono scoperte e commercializzate.
Credo che il DAC sia ancora uno strumento essenziale per rallentare il riscaldamento globale. Una volta raggiunte le riduzioni dei costi previste, DAC aprirà la strada alla rimozione di CO₂ su larga scala con un’impronta idrica e territoriale molto più ridotta rispetto ad altre tecnologie di rimozione negli anni 2030 e oltre.
Il ruolo del DAC non è quello di compensare l’aumento delle emissioni negli anni 2020, ma di colmare il divario di emissioni e ridurre la concentrazione di CO₂ atmosferica per limitare il riscaldamento globale a 1,5°C durante il decennio e un po’ avvicinandosi al 2050. Questo è il motivo per cui governi e imprese dovrebbero concentrarsi sulla fine della loro dipendenza dai combustibili fossili, sostenendo nel contempo la ricerca e lo sviluppo della tecnologia DAC per ridurne i costi.
Autore
Dawid Hanak, Università di Cranfield
