Scalabilità industriale
Fin dal primo giorno, Limenet si è concentrata sull’utilizzo di metodi che consentono la scalabilità industriale della tecnologia alla giga tonnellate.
Gli impianti di Limenet sono progettati per essere modulari e costituiti da apparecchiature già disponibili sul mercato (es. calcinatori, contattori CO₂, decanter, grandi pompe, tubazioni, ecc.). Pertanto, possiamo aspettarci di avere una replicabilità degli impianti su larga scala a costi accessibili grazie all’alto grado di industrializzazione di ogni singolo componente. Il team di Limenet è strutturata per preparare ogni singolo sito, il quale ovviamente richiederà un progetto specifico.
Come raggiungere la scalabilità
L’impianto standard di Limenet prevede quattro elementi-requisiti principali:
- Carbonato di calcio
- Acqua di mare
- Energia elettrica rinnovabile
- Porto
- Biomassa
Il carbonato di calcio rappresenta circa il 7% della crosta terrestre, rendendolo uno dei minerali più abbondanti sulla Terra.
Allo stesso modo, l’acqua di mare è semplicemente accessibile installando piante sulle zone costiere. Secondo Caserini et al. la potenziale risorsa di calcare nella zona entro 10 km dalla costa, in terreno scoperto o coperto da arbusti è rilevante, circa 4.000 Gton e sale a 15.000 Gton entro 50 km dalla costa.
Queste quantità permettono di catturare e immagazzinare più volte tutta la quantità di CO₂ necessaria per risolvere il problema climatico utilizzando la tecnologia Limenet. Il calcare estratto da grandi cave, se lontano da un impianto Limenet, può essere facilmente ed economicamente trasportato via nave da qualsiasi cava all’impianto Limenet. Secondo la distribuzione geografica dei depositi di carbonato puro, è possibile vedere che la maggior parte di essi sono concentrati in aree desertiche e abitate, come il nord Africa, la Somalia, l’Australia meridionale consentendo un minore impatto negativo sulla loro estrazione su scala Gton.
Affioramenti di carbonato puro e altre rocce carbonatiche nei dati mondiali di Hartmann & Moosdorf (2012)
L’estrazione di calcare su larga scala necessaria per affrontare il problema del cambiamento climatico è motivo di preoccupazione da parte di diversi autori come Sengupta¹ che può generare “adverse environmental impacts of mining include ground vibration from blasting, noise pollution, poor soil and air quality as a result of dust, low quality and quantity of surface water and groundwater, air and water pollution, both on and off the mine site, increase in truck traffic transporting mineral, sedimentation and erosion, and land subsidence”. Secondo Sengupta “all these factors have direct impacts on wildlife habitat, forestland and recreational land, human habitat, physical, mental, and social wellness, food security, and cultural and aesthetic resources”².
Lo sviluppo di una grande industria mineraria per la tecnologia Limenet dovrebbe essere fatto secondo l’environmental justice.
Per esempio, può essere promosso nelle zone costiere abitate, con le migliori tecnologie minerarie disponibili e con la creazione di aree di vita ben organizzate per i lavoratori e le loro famiglie per evitare “cambiamenti demografici che comportino una trasformazione strutturale e funzionale dell’ambiente sociale, compresi cambiamenti nell’equilibrio di genere, aumento della forza lavoro non residente, pressioni sulle infrastrutture, appropriazione della terra dalle comunità locali, alloggi e servizi, disuguaglianza sociale, scarso sviluppo infantile e risultati educativi, pressioni sulle famiglie e sulle relazioni, abuso di droghe e alcol, declino della sussistenza e degli stili di vita della comunità e impatti sulle comunità indigene”.
Data la modularità degli impianti industriali, Limenet può essere implementato senza ulteriori vincoli geografici su aree costiere abitate con basso LCOE (costo livellato dell’energia).
Proiezioni del valore dei parametri per scenario, caso finanziario, periodo di recupero dei costi e dettaglio tecnologico
Come mostrato, la sensibilità dello scenario mostra l’intervallo tra il quale è previsto l’LCOE, in linea con il nostro prezzo obiettivo energetico per la visione a lungo termine.
Un’ulteriore analisi dei siti geografici può essere realizzata sfruttando il cruscotto Global Wind Atlas che mostra chiaramente quelle aree compatibili con il vento di classe 1.
Un esempio è la Patagonia, in Argentina, dove la velocità media supera addirittura la media di 10 m/s definita dalla classe 1, raggiungendo i 14 m/s. Altri esempi sono in Islanda, Groenlandia, Falkland, Cile meridionale e Isole Aleutine (Alaska).
Tutti i territori sopra menzionati sono in gran parte abitati da migliaia di chilometri di zone costiere, fredde e, in alcuni casi, acque sottosature (es. isole Aleutine) con ampi territori disponibili per installare turbine eoliche onshore.
Diversi impianti di dimensioni milionari potrebbero essere installati in territori specifici con elettricità rinnovabile già a basso costo disponibile e non densamente popolata (per esempio la Norvegia settentrionale), ma è difficile trovare abbastanza posti e bassa elettricità aggiuntiva LCOE per crescere fino alla scala Gton: la Norvegia può godere della struttura idroelettrica esistente con elettricità a basso costo, ma non è il posto migliore per l’energia eolica a basso LCOE.
Altri territori, potenzialmente adatti alla realizzazione di impianti Limenet (per esempio Scozia e Irlanda) potrebbero incontrare problemi perché sono aree popolate in cui l’installazione di grandi progetti eolici potrebbe essere difficile e in concorrenza con le esigenze locali di generazione di energia rinnovabile.
Luoghi desertici caldi con un mix di sole e vento potrebbero essere luoghi adatti (per esempio Somalia, Marocco, Egitto, Libia, Oman, Sahara Occidentale, Mauritania ecc.) ma dovrebbero essere attentamente valutati sia per l’LCOE che per l’alta temperatura delle acque che implicano ulteriori requisiti di pompaggio per gli impianti Limenet per evitare precipitazioni abiotiche durante il processo e ulteriori perdite d’acqua nel contattore d’aria dovute all’evaporazione che implica impianti RO di desalinizzazione più grandi.
La modularità del Limenet consente un periodo di costruzione limitato (da 1 a 2 anni per 1 mton/anno) e un’ottima programmazione dei progetti. La dimensione del progetto che ottimizzerà i parametri economici e tecnici sembra essere di 1 mton/a di CO₂ catturata e immagazzinata. Una volta che la tecnologia è pienamente accettata, diversi impianti paralleli potrebbero essere programmati contemporaneamente in rotazione, essendo l’investimento finanziario l’unico vincolo: questa caratteristica della tecnologia Limenet è unica rispetto al CCS geologico che, per definizione, è su misura, su larga scala con tempi molto lunghi e imprevedibili per essere operativi.
La tecnologia Limenet si baserà principalmente sull’utilizzo di biomassa di scarto come fonte primaria di energia, poiché questa fornisce sia il calore necessario per la calcinazione, sia l’anidride carbonica da catturare e immagazzinare. Grazie a questo approccio, si eviterà il rilascio di anidride carbonica nell’atmosfera durante il processo di smaltimento dei rifiuti. Entro il 2030, si prevede³ che in Europa saranno disponibili circa 1100 milioni di tonnellate di biomassa provenienti da diverse fonti, tra cui paglia di cereali, potature agricole, residui agricoli secondari, legno di fusto, residui forestali secondari, stocchi di mais, letame, colture lignocellulosiche e residui forestali primari, oltre ai rifiuti biologici. Considerando che una tonnellata di biomassa produce in media più di una tonnellata di CO₂, l’utilizzo di tali residui consentirà una scalabilità della tecnologia Limenet nell’ordine delle megatonnellate.
Conformità legale e normativa
L’impianto industriale Limenet sta scaricando alcalinità in mare. Lo scarico in mare di un’acqua alcalina a pH 8 non è considerato dannoso per l’ambiente dalla legge internazionale europea 91/271/CEE (e dovrebbe essere simile in altri paesi al di fuori dell’Europa).
Per i primi impianti Limenet dovrebbe essere facile ottenere i permessi di esercizio secondo le normative ambientali vigenti, come ha fatto Limenet per il suo impianto prototipo esistente con l’agenzia italiana per l’ambiente.
Per l’ulteriore diffusione degli impianti Limenet, con il rilascio in mare di enormi quantità di acque alcaline, le autorità analizzeranno sicuramente le implicazioni ambientali di tale tecnologia e promuoveranno regolamenti di conseguenza. L’introduzione in mare dei bicarbonati di calcio prodotti tramite il processo Limenet deve essere tracciata e regolamentata. Limenet ha già ottenuto il permesso ottenibile tramite Autorizzazione Unica Ambientale per il progetto pilota di La Spezia ed è in fase di approvazione per l’impianto TRL7 di Augusta in seguito alla richiesta presso gli Sportelli Unici per le Attività Produttive (SUAP).
Conclusioni
In conclusione, non esistono limitazioni specifiche per l’implementazione della tecnologia su scala diversa Gton/anno, ad eccezione del requisito di energia elettrica a prezzi accessibili, calcare, acqua di mare e aree costiere disponibili dove installare gli impianti Limenet. La fonte di elettricità senza emissioni di carbonio (cioè rinnovabile, nucleare o geotermica) deve essere utilizzata per aumentare l’efficienza complessiva del carbonio del processo, quindi sono preferite aree ventose e soleggiate, in particolare vicino a grandi depositi di calcare e sulla costa. I depositi mondiali di CaCO3 puro vicino alle aree costiere sono molte volte più grandi di quanto necessario per l’OAE su larga scala.
Luoghi ventosi con coste disponibili e abitate come, tra gli altri, Norvegia settentrionale, Isole Aleutine, Alaska, Terranova canadese, Isole Falkland, Isole Shetland, Isole Faroe, Isole Svalbard, Groenlandia, Patagonia cilena, Patagonia argentina, con acque fredde e, in molti casi, con aragonite sottosatura potrebbero essere sufficienti per il dispiegamento di piante che generano complessivamente diversi Gton di CDR.
Potrebbero essere presi in considerazione anche luoghi caldi e soleggiati con coste disponibili e abitate, ma l’efficienza del processo Limenet sarà influenzata dal maggiore stato di saturazione dell’aragonite delle acque marine calde che porta più energia di pompaggio per una migliore diluizione finale delle acque ioniche scaricate dal processo Limenet e da un potenziale LCOE più elevato.
L’iniezione di bicarbonati in mare, i quali svolgono un ruolo benefico nell’ambiente marino riducendo l’acidificazione dei mari e degli oceani mediante l’alcalinizzazione⁴,⁵,⁶ viene classificata dalla normativa italiana come immissione di “acque reflue industriali”. Tale categorizzazione non riflette le proprietà positive dei bicarbonati nell’alcalinizzazione e nella mitigazione dell’acidificazione marina. Limenet mira a ottenere nel lungo periodo il riconoscimento dello stoccaggio tramite bicarbonati come un metodo distinto dalle acque reflue industriali. Per conseguire questo obiettivo, riteniamo fondamentale essere inclusi nel Piano Nazionale Integrato per l’Energia e il Clima (PNIEC) come una tecnologia che, oltre a rimuovere il CO₂ dall’atmosfera, contrasta l’acidificazione marina.
Fonti
¹ Sengupta, M. 2021. Environmental Impacts of Mining: Monitoring, Restoration, and Control
² A Research Strategy for Ocean-based Carbon Dioxide Removal and Sequestration (2022): DOI 10.17226/26278
³ https://www.concawe.eu/wp-content/uploads/Sustainable-Biomass-Availability-in-the-EU-Part-I-and-II-final-version.pdf
⁴ Gattuso, J.-P., et al. (2015) Contrasting futures for ocean and society from different anthropogenic CO₂ emissions scenarios
⁵ Doney, S. C., Fabry, V. J., Feely, R. A., and Kleypas, J. A. (2009) Ocean Acidification, Ann Rev Mar Sci, 1, 169–192
⁶ Suessle et al., 2023. Particle fluxes by subtropical pelagic communities under ocean alkalinity enhancement