La posizione dell'IPCC sulla CCS nel quinto Assessment

La posizione dell’IPCC sulla CCS nel quinto Assessment
                      Report sul clima.
       Sommario dei contenuti del capitolo 7 sui sistemi energetici
Negli studi dell’IPCC la CCS ha sempre avuto l’attenzione dovuta. Nel 2005
l’IPCC ha pubblicato un rapporto speciale sulla CCS (> scarica il Rapporto)
che, a distanza di anni, rimane un solido punto di riferimento. Nella
primavera del 2014 a Bonn viene pubblicato il terzo libro del Rapporto
AR5 che contiene il capitolo 7, Energy Systems, nel quale viene fatto un
punto attuale ed autorevole sulla tecnologia CCS, in particolare al punto
7.5.5.
La necessità di ricorrere alla cattura e allo stoccaggio sotterraneo della
CO2 con la tecnologia CCS, è stato reso esplicito negli scenari OCSE‐IEA
450 ppm, nel Gigatonne gap dell’UNEP, e, appunto, nel recentissimo
scenario IPCC AR5 RCP 2.6, che è lo scenario di riferimento al 2100 se si
vuole assicurare una probabilità di almeno il 50% che la temperatura
terrestre media superficiale non abbia superato, a quella data, un
aumento di 2°C rispetto al periodo preindustriale. Questo limite gode di
alcune diverse proprietà: si ritiene, sulla base degli studi disponibili, che
possa garantire che i cambiamenti climatici in atto non provochino
cambiamenti di stato irreversibili del clima. È inoltre il limite,
politicamente condiviso a livello mondiale, entro cui il futuro patto
universale sul clima dovrebbe mantenere la temperatura media terrestre.
In tal senso si sono ripetutamente pronunciati i capi di stato del G20, la
Conferenza delle parti di Cancùn, il Summit di Rio+20 ed altre istanze
ancora.
Lo stoccaggio è una tecnologia collaudata di origine mineraria, ma la
cattura è ancora un processo ai primi passi e costoso. La CCS è applicabile
a tutti i grandi impianti industriali che producono CO2. La combustione di
biomasse con CCS (BECCS) è vista oggi come lo strumento principe per
estrarre carbonio dall'atmosfera.
Esistono diverse opzioni per ridurre le emissioni di gas serra nel settore
energetico: il miglioramento dell'efficienza energetica; la riduzione delle
emissioni fuggitive del combustibile nella fase di estrazione, nonché nella

conversione, trasmissione e distribuzione dell’energia; la sostituzione dei
combustibili fossili; le tecnologie di approvvigionamento energetico e
bassa emissione di GHG (low carbon) come le energie rinnovabili; e la
cattura e stoccaggio dell'anidride carbonica (CCS). Nel lungo periodo
(2100), la generazione di energia da combustibili fossili senza CCS viene
gradualmente ma quasi interamente eliminata in tutti gli scenari che
salvano l'obiettivo +2 °C di riscaldamento massimo. Sono dunque le
tecnologie di cattura e stoccaggio del biossido di carbonio a tenere in vita
le centrali fossili dal cui ciclo di vita potrebbero le emissioni specifiche di
CO2.
Anche se la CCS non è ancora stata applicata in grande scala, con impianti
commerciali di generazione di energia fossile, tutti i componenti dei
sistemi CCS integrati esistono e sono in uso in varie parti della catena
industriale dell’energia fossile. Una varietà di progetti pilota e di
dimostrazioni tecnologiche hanno portato a progressi fondamentali nella
conoscenza dei sistemi CCS e della relativa ingegneria, nonché degli
aspetti tecnici, economici e ipolitici. Gli impianti CCS saranno impiegati
sul mercato solo se si renderanno necessari per gli impianti a
combustibile fossile per la regolamentazione ambientali, ovvero se il
differenziale di costo tra loro e le loro controparti senza CCS sarà
compensato, ad esempio attraverso prezzi sufficientemente alti del
carbonio o mediante sussidi. Al di là degli incentivi economici, sono
essenziali regole e relative responsabilità ben definite a breve e lungo
termine per lo stoccaggio per una futura diffusione su larga scala delle
tecnologie CCS.
Gli ostacoli alla diffusione su larga scala delle tecnologie CCS sono le
preoccupazioni circa la sicurezza di funzionamento e l'integrità a lungo
termine dello stoccaggio di CO2, così come i rischi del trasporto. Vi è,
tuttavia, un corpo crescente di letteratura su come garantire l'integrità
dei pozzi di CO2, sulle potenziali conseguenze di un accumulo di pressione
all'interno di una formazione geologica a causa dello stoccaggio della CO2,
possibile causa di sismicità indotta, sugli impatti potenziali sulla salute
umana e sull’ambiente delle perdite di CO2 che migra fuori della zona di
iniezione primaria.

Un sistema completo CCS end‐to‐end cattura la CO2 da grandi fonti
puntuali stazionarie (generalmente, ad esempio, con emissioni maggiori
di 0.1 Mt CO2/anno) come le centrali elettriche alimentate da idrocarburi,
le raffinerie, i cementifici e le acciaierie, e trasporta la CO2 compressa per
iniettarla in una struttura geologica idonea e profonda (in genere più di
800 metri sotto la superficie), e poi applica una suite di misurazione, dl
monitoraggio e verifica delle tecnologie (MMV) per garantire la sicurezza,
l'efficacia, e la permanenza della CO2 catturata isolata dall'atmosfera.
A metà del 2013, erano in funzione in tutto il mondo cinque impianti CCS
commerciali end‐to‐end di grandi dimensioni. Collettivamente, essi hanno
stoccato più di 30 MtCO2 nel corso delle loro vite. Tutti catturano un
flusso di CO2 di elevata purezza da impianti industriali (cioè non da
generatori elettrici), come strutture e impianti di lavorazione del gas
naturale. L'implementazione a breve termine della CCS rischia di avere
corso solo in questi tipi di impianti industriali che producono CO2 con
elevata purezza, quindi con costi di cattura contenuti, flussi di CO2 che
altrimenti verrebbero dispersi nell'atmosfera, ovvero in situazioni in cui la
CO2 può essere utilizzata in modalità che creano valore aggiunto come
avviene per il recupero degli idrocarburi in cui si fa uso di CO2.
A lungo termine è più probabile che il maggior mercato dei sistemi CCS si
determini nel settore elettrico, dove il costo della CCS (misurata in US$/t
CO2) è molto più alto e, di conseguenza, potrà essere praticabile con il
solo fine di isolare la CO2 antropogenica dall'atmosfera. Tuttavia è
improbabile che si verifichi una diffusione senza regole sufficientemente
rigorose sulle emissioni di gas serra che rendono più economica la
gestione di questi costi aggiuntivi, o di mandati normativi che richiedano
l'uso della CCS almeno sui nuovi impianti, o senza un sufficiente sostegno
finanziario diretto o indiretto.
La ricerca volta a migliorare le prestazioni e il costo dei sistemi di cattura
della CO2 per il settore dell'energia elettrica si sta sviluppando in tre
grandi classi di tecnologie per la cattura della CO2: la pre‐combustione, la
post‐combustione, e la cattura oxyfuel. I pericoli associati con una
distribuzione su larga scala delle tecnologie CCS sono determinati dalla
tossicità del ciclo di vita di alcuni solventi per la cattura, dalla sicurezza

operativa e dall'integrità a lungo termine dei siti di stoccaggio della CO2,
nonché dal trasporto della CO2 mediante condotte dedicate. Anche qui
c’è, tuttavia, un corpo crescente di letteratura su come minimizzare i
rischi della cattura e garantire l'integrità dei pozzi di CO2, nonché
sull'utilizzo di sistemi di misura, controllo e verifica dei dati per
abbassare la soglia di rilevamento di eventuali perdite nell’area di
iniezione. La letteratura quantifica le potenziali conseguenze di un
accumulo di pressione all'interno di una formazione a causa dello
stoccaggio della CO2, i potenziali impatti sulla salute umana e le
conseguenze ambientali dei rilasci possibili della CO2. Documenta inoltre i
metodi per gestire attivamente la formazione degli stoccaggi, come, ad
esempio, l’estrazione dell’acqua per ridurre l'accumulo di pressione.
La diffusione delle tecnologie CCS sulla scala delle 100 Gt CO2 nel corso di
questo secolo, scala utile per una lotta effettiva ai cambiamenti climatici,
implica che i grandi bacini geologici profondi regionali dovrebbero
ospitare più sorgenti di iniezione di CO2 su larga scala tenendo conto di
altre attività industriali della regione che potrebbero avere un impatto
sull'integrità dei serbatoi di stoccaggio di CO2. La letteratura peer‐
reviewed, che ha esaminato anche questi grandi scenari di distribuzione
CCS, sottolinea la necessità di una buona selezione dei siti di stoccaggio
della CO2 esplicitamente capaci di affrontare gli effetti della pressione
cumulativa di campo lontano di più progetti di iniezione in un dato
bacino.
Le prime cinque realizzazioni su larga scala di impianti CCS hanno
generato un corpo considerevole di pratiche di ingegneria e di conoscenze
scientifiche, irrobustite dalle numerose esperienze su scala ridotta e dalle
dimostrazioni tecnologiche della CCS. In particolare, una prima chiave è
stata la prova sul campo delle tecnologie MMV per monitorare la CO2
iniettata in una varietà di condizioni. Queste installazioni reali di MMV
sono l'inizio di un più ampio portafoglio di tecnologie MMV che possono
essere abbinate alle pratiche geologiche sito‐specifiche di cui il progetto
dello specifico sistema MMV ha bisogno. Il valore dei dati MMV di qualità
elevata sta nel fatto che consentono una chiarezza crescente sul fatto che
questi dati consentono la gestione attiva di una formazione di stoccaggio
geologico della CO2 e possono fornire agli operatori ed ai regolatori la

capacità di rilevare la formazione di eventuali perdite a livelli bassi di
soglia, che può ridurre la probabilità e comunque l'entità di possibili
eventi avversi.
C’è un certo numero di importanti processi fisici e chimici che lavorano in
concerto per assicurare l'efficacia dello stoccaggio geologico profondo
della CO2 nel tempo. La conoscenza accumulata con le cinque strutture
commerciali CCS di cui sopra, con i molti esperimenti più piccoli sul
campo, con le dimostrazioni tecnologiche, e con la ricerca di laboratorio,
suggerisce un profilo di rischio a lungo termine in calo per la CO2
immagazzinata in serbatoi geologici profondi, una volta che la iniezione
attiva della CO2 nel serbatoio è cessata. Sulla base di questa conoscenza
accumulata l’IPCC conclude che "solo nelle condizioni più sfortunate la
fuga di CO2 dai serbatoi profondi di stoccaggio geologico potrebbe
compromettere la capacità dell'umanità di non superare un
riscaldamento medio superficiale terrestre di 2,5 °C ".
La bioenergia con la CCS
L’accoppiamento della bioenergia con la CCS (BECCS) ha attirato
particolare attenzione già nel quarto Rapporto IPCC (AR4), perché offre
una prospettiva all'approvvigionamento energetico con emissioni
negative. Le sfide tecnologiche e i potenziali rischi della BECCS includono
quelli associati con l’approvvigionamento a monte della biomassa che
viene utilizzato nella struttura CCS, che si aggiungono alle ben note
criticità della cattura, del trasporto e dello stoccaggio sotterraneo a lungo
termine della CO2 che sarebbe altrimenti emessa. La BECCS affronta
grandi difficoltà per il finanziamento, tanto che attualmente tali impianti
non sono stati costruiti nè testati a scala adeguata.
Le emissioni di CO2 dirette dalla combustione di materie prime biogene
corrispondono sostanzialmente alla quantità di CO2 atmosferica
sequestrata attraverso il ciclo di crescita della produzione delle biomasse.
Se le emissioni dirette vengono catturate e stoccate utilizzando
tecnologie CCS si determina una riduzione netta della CO2 atmosferica,. Di
conseguenza, la combinazione di bio‐energia e della CCS (BECCS)
generalmente comporterà emissioni nette negative. Attualmente,
disponiamo solo di due esempi su piccola scala di precursori commerciali

a BECCS che catturano le emissioni di CO2 da impianti di produzione di
etanolo per enhanced recovery di petrolio (EOR) in strutture poco
distanti.
La BECCS è una delle poche tecnologie che è in grado di rimuovere la CO2
dall'atmosfera. Questa tecnologia aumenta la flessibilità             della
pianificazione di scenari di mitigazione massiccia. Questa è la ragione per
cui la BECCS svolge un ruolo di primo piano in molti dei percorsi di
stabilizzazione delle emissioni a livelli bassi.