Risparmio climatico.

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032 Climeworks 05 Gebald Wurzbacher Side Close Copyright Climeworks Photo by Julia Dunlop

Innovazione. I vertici sul clima stanno discutendo appassionatamente di come l'umanità può ridurre le emissioni di anidride carbonica per limitare il riscaldamento globale. Non sarebbe meglio pensare a come la CO2 esistente potrebbe essere filtrata dall'atmosfera? Il Swiss start-up Climeworks ha trovato un modo.

Ogni anno, l'umanità immette nell'atmosfera oltre 36 miliardi di tonnellate di anidride carbonica, un gas a effetto serra. Solo la Germania ha contribuito per oltre 900 milioni di tonnellate nel 2016, nonostante la svolta energetica. Lì rimane - il tempo medio di residenza è di 120 anni - e riscalda la terra.

"In linea di principio, è come versare l'acqua in un barile ogni giorno senza sapere quando sta per traboccare. Oggi, stiamo facendo uno sforzo enorme per mettere un po 'meno nel barile rispetto all'anno precedente. Mi sono sempre chiesto perché non proviamo ad attingere acqua dal barile", spiega Christoph Gebald, cofondatore e uno degli amministratori delegati della società svizzera Climeworks.

Agire per rimuovere l'anidride carbonica dall'atmosfera e quindi arrivare ad una cosiddetta "emissione negativa" è stata a lungo la missione di Gebald. Nel 2008 ha incontrato per caso il suo attuale partner Jan Wurzbacher al Politecnico federale di Zurigo. I due ingegneri meccanici hanno stretto amicizia e insieme hanno sviluppato una tecnologia che in realtà filtra la CO2 dall'aria ambiente. "Fin dall'inizio abbiamo avuto uno slancio imprenditoriale, volevamo fare qualcosa di significativo e allo stesso tempo realizzare il nostro desiderio di fondare la nostra azienda", dice Gebald, descrivendone gli inizi. Nel 2009, Climeworks è stato creato come spin-off dell'università e ha sviluppato la tecnologia fino alla maturità del mercato.

All'inizio Gebald e Wurzbacher hanno finanziato la loro giovane azienda con il denaro di una fondazione, ma anche con i premi in denaro di concorsi tecnologici e aziendali, come il Venture Kick del Politecnico federale di Zurigo e lo Swiss Startup Award. "In una seconda fase, siamo stati in grado di acquisire fondi di investitori e successivamente abbiamo ricevuto finanziamenti pubblici", dice Gebald, descrivendo i primi anni.

Nel maggio di quest'anno è giunto il momento: Climeworks entra in funzione a Hinwil, Svizzera, sul tetto dell'impianto di smaltimento dei rifiuti dell'associazione KEZO dell'Oberland zurighese per la gestione dei rifiuti. I 18 collezionisti del sistema, che sembrano asciugacapelli di grandi dimensioni, sono alloggiati in tre contenitori navali. Ora filtrano ogni anno 900 tonnellate di gas a effetto serra dall'aria.

Ne vale la pena anche dal punto di vista finanziario. "Il gas viene pompato in una serra a 400 metri di distanza, dove assicura che pomodori, cetrioli o lattuga crescano fino al 20% più velocemente", spiega l'ingegnere. In vivaio, la CO2 è stata a lungo utilizzata abitualmente per "fertilizzare" le piante. In questo modo l'operatore della serra paga il consueto prezzo di mercato per la CO2 Climeworks.

Tuttavia, la CO2 pura non è utile solo per le piante in serra. Nell'industria alimentare viene utilizzato per il congelamento, come refrigerante e come gas inerte per il confezionamento di verdure fresche e carni fresche. Nell'industria delle bevande e nei bar viene utilizzato come gas di trasporto per la birra alla spina e le bibite analcoliche.

Anche se questo non elimina la CO2, essa viene almeno restituita al ciclo e non deve essere sintetizzata più e più volte dal petrolio o dal gas naturale.

Tuttavia, la CO2 di Climeworks non è ancora competitiva. Il prezzo per tonnellata di CO2 sul mercato è di circa 100 euro. Climeworks produce a 400 Euro per tonnellata. "Gebald è convinto che dovrebbe essere presto possibile raggiungere l'obiettivo di raggiungere il consueto prezzo di mercato apportando modifiche tecniche da un lato e installando sempre più moduli dall'altro".

Tecnicamente, l'estrazione di CO2 dall'aria è un'impresa ambiziosa. "La CO2 rappresenta solo lo 0,04 per cento dell'aria che ci circonda", spiega l'inventore. Un sistema Climeworks aspira prima l'aria ambiente. Il gas serra dell'aria si lega chimicamente a speciali filtri. Se questi sono saturi di CO2, vengono riscaldati a circa 100 gradi. "In questo modo la CO2 viene rilasciata nuovamente dal filtro e può essere raccolta come gas concentrato e messa a disposizione dei clienti. Il sistema di riscaldamento utilizza l'energia di un impianto di incenerimento dei rifiuti, che altrimenti si esaurirebbe".

I filtri sono costituiti da granuli porosi rivestiti di ammine, derivati organici dell'ammoniaca. Legano la CO2. Gebald e Wurzbacher scelgono uno dei circa 600 granulati che hanno testato, a seconda del clima ambientale, come l'umidità e la temperatura media. Il filtro dura poi diverse migliaia di cicli.

Un collettore a filtro singolo lega 135 chilogrammi di CO2 al giorno e un grande sistema con 36 collettori può assorbire fino a cinque tonnellate al giorno - a seconda della temperatura, dell'umidità e della composizione dell'aria.

Le analisi del ciclo di vita, tra l'altro dell'Università di Stoccarda, mostrano che le emissioni totali degli attuali impianti Climeworks - compresi i materiali da costruzione, lo smaltimento e il recupero del calore residuo - sono inferiori al 10%. Per l'estrazione di 1000 chilogrammi di CO2 sono previste emissioni accessorie di 100 chilogrammi. "Nella fase successiva ci si possono aspettare emissioni del ciclo di vita inferiori al due percento", promette Gebald.

Tuttavia, l'obiettivo principale di qualsiasi strategia per il clima non deve essere solo quello di riciclare la CO2 , ma di farla scomparire completamente dall'aria. Ciò può essere reso tecnicamente possibile con la cosiddetta tecnologia CCS. Tuttavia, la cattura e lo stoccaggio del carbonio, in cui la CO2 catturata viene spinta nel terreno, è ancora molto costosa. Non è inoltre chiaro quanto siano sicure tali discariche.

La CO2 filtrata dall'aria dai sistemi Climeworks è naturalmente adatta anche per lo stoccaggio. Dall'autunno di quest'anno una delle strutture sta lavorando in Islanda. In questo caso, la CO2 catturata deve essere rimossa in modo permanente dall'atmosfera e conservata per l'eternità attraverso uno stoccaggio geologico sicuro. Climeworks ha stretto un'alleanza con il fornitore di energia Reykjavik Energy.

L'impianto si trova a Hellisheidi, 25 chilometri ad est di Reykjavik, sul sito di una delle più grandi centrali geotermiche del mondo. Filtra la CO2 dall'aria, che, disciolta in acqua, viene poi condotta a 700 metri di profondità nel caldo basalto sotterraneo dell'isola. A causa della costellazione geologica con alta pressione e temperature elevate, la miscela gorgogliante non può più sfuggire da qui. Invece, reagisce con la roccia basaltica e si trasforma in minerali solidi in meno di due anni. "Siamo l'unica azienda al mondo che filtra la CO2 e vende moduli d'impianto. Quando gli stati si rendono conto ad un certo punto che gli obiettivi climatici possono essere raggiunti solo se eliminiamo attivamente la CO2 dall'atmosfera, la nostra tecnologia è all'avanguardia".

Attualmente, Climeworks ha altri dieci impianti in funzione in diversi paesi come parte dei progetti finanziati. Sette di loro forniscono la CO2 ottenuta ad aziende e progetti di ricerca specializzati nella sintesi di combustibili da gas serra. Tra questi c'è anche la ditta Sunfire di Dresda, la cui tecnologia di produzione è particolarmente avanzata (casella a destra).

Climeworks partecipa anche ad altri progetti nell'ambito dei cosiddetti progetti Copernicus per la trasformazione del sistema energetico, che finora sono stati finanziati dal Ministero Federale Tedesco dell'Istruzione e della Ricerca con 120 milioni di euro e per i quali ha promesso altri 280 milioni di euro entro il 2025. Tra questi, ad esempio, il progetto Power-to-X, in cui l'elettricità da fonti rinnovabili deve essere convertita in accumulatori di energia materiale, fonti energetiche e prodotti chimici ad alta intensità energetica. Anche l'idea di utilizzare la CO2 dell'aria è supportata.

Nella norvegese Herøya a ovest di Larvik siete già un passo avanti. Nordic Blue Crude sta progettando una gigantesca fabbrica di sintesi qui. Il gasolio e la benzina devono essere prodotti a partire da CO2, acqua e energia idroelettrica. Le piante Climeworks estraggono la necessaria materia prima di sintesi CO2 dall'aria. In uno studio di pianificazione tecnico-economica, Nordic Blue Crude sta attualmente studiando quanto sia costoso ed efficiente uno stabilimento di questo tipo, quali altri prodotti possono essere realizzati con CO2 e dove ci sono clienti per loro. Uno di questi potrebbe essere la casa automobilistica Audi, da tempo interessata a questo nuovo tipo di carburante sintetico e che sta già lavorando con Nordic Blue Crude.

Nonostante i numerosi nuovi e rapidi sviluppi tecnici in rapida evoluzione, sorge la domanda: vale la pena di compiere tutti gli sforzi necessari per rimuovere miliardi di tonnellate di anidride carbonica dall'atmosfera?

Il più grande impianto Climeworks ad oggi con 36 collettori riesce a filtrare solo una volta all'anno 2000 tonnellate di CO2 dall'atmosfera. Si tratta dello 0,02 percento delle emissioni annue di CO2 della Germania. Gebald vede quindi la sua tecnologia solo come un elemento costitutivo di una combinazione di misure per evitare in futuro i gas serra e per rimuoverli dall'aria con altre misure - attraverso l'imboschimento, i cambiamenti nell'uso del suolo e i metodi di coltivazione degli alimenti.

Ma almeno - la tecnologia Climeworks mostra nuove strade. "Con 500.000 dei nostri impianti, da un quarto a mezzo miliardo di tonnellate potrebbero essere tolte dall'aria". Ciò corrisponderebbe già a quasi la metà delle emissioni di CO2 della Germania e sarebbe approssimativamente paragonabile alla quantità risultante dalla produzione di petrolio della Shell. "Nei prossimi 20-40 anni, si creerà un settore completamente nuovo, nel quale credo che siamo attualmente in pole position."

Il traffico aereo, ad esempio, che non può fare a meno del cherosene e contribuisce per circa il cinque per cento alle emissioni globali di CO2 , potrebbe essere rivoluzionato. "Qui, i collettori tecnici di anidride carbonica sono un modo ideale per chiudere un ciclo", spiega Gebald. I sistemi di filtraggio catturano la CO2 immessa nell'aria dall'aereo. Viene poi sintetizzato in cherosene utilizzando tecniche come Sunfire.

Se l'atmosfera fosse alleviata, ciò avrebbe un effetto positivo anche sugli oceani. Dall'inizio dell'industrializzazione, i soli oceani hanno immagazzinato 140 miliardi di tonnellate di CO2. Di conseguenza, la loro acqua si è acidificata, il che ha confuso gli ecosistemi marini. Se la CO2 atmosferica di una giornata lontana dovesse davvero diminuire, gli oceani svuoterebbero i loro serbatoi e continuerebbero a riempire l'atmosfera per molto tempo a venire.

Certo, molte di queste prospettive devono ancora essere scritte nel congiuntivo di oggi. Ma e' un inizio. Un'idea. Una speranza. Mostra di cosa è in grado di fare il progresso tecnico. Per Climeworks, che ora ha 45 dipendenti, queste sono naturalmente buone prospettive. Ma gli investimenti per l'ampliamento dello stabilimento islandese e i nuovi edifici in Europa centrale richiederanno inizialmente più capitale. I due amministratori delegati stanno quindi programmando anche un ciclo di finanziamento per il primo trimestre del 2018, al quale inviteranno privati molto facoltosi. "Stiamo pianificando un aumento di capitale nell'ordine del milione a due cifre", annuncia Gebald. "Finora, con una sola eccezione, siamo stati finanziati da privati. Vorremmo che rimanesse cosi'".

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Carburante pulito.

E' un'idea affascinante. Dagli ingredienti CO2, acqua ed energia rinnovabile, si può produrre il cosiddetto Blue Crude, un petrolio greggio che può essere ulteriormente trasformato in combustibili sintetici - benzina, diesel, cherosene.

Se la CO2 è stata precedentemente estratta dall'aria utilizzando un processo come Climeworks, non viene rilasciata ulteriore CO2 nell'atmosfera quando il combustibile viene bruciato. I buoni vecchi motori a combustione diventerebbero neutri dal punto di vista climatico. Inoltre, tali combustibili sintetici non contengono zolfo nocivo o pericolosi ossidi di azoto.

La tecnologia stessa è antica e dal 1925 è conosciuta come sintesi di Fischer-Tropsch. L'olio liquido è prodotto sinteticamente da carbone e idrogeno. Il carbonio (C) proviene dal carbone, l'idrogeno (H) dall'idrogeno gassoso, compreso il gas di miniera. La ditta Sunfire di Dresda ha modificato questo processo di liquefazione del carbone in modo da poter utilizzare come materia prima la CO2 al posto del carbone e l'acqua al posto dell'idrogeno. Quello che rimane sono gli ossigenati di CO2 e H2O.

La tecnologia Sunfires viene ora utilizzata su larga scala in Norvegia. Nordic Blue Crude sta costruendo una fabbrica di combustibili sintetici a Herøya sulla costa occidentale dell'Oslofjord vicino a Larvik su una superficie di 40000 metri quadrati.

La Norvegia è un luogo ideale perché il paese non dispone solo di enormi e poco costose capacità di energia idroelettrica per il processo di produzione. C'è anche un'urgente necessità di agire in questo campo. A partire dal 2025, la Norvegia non autorizzerà più i motori a combustione che utilizzano combustibili fossili.

L'inizio della produzione è previsto tra quattro anni. Oltre a Sunfire e Climeworks, a bordo c'è anche la casa automobilistica tedesca Audi.

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Autore: Hanns J. Neubert

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