Un prototipo di reattore che combina microbi, minerali e intelligenza artificiale per rimuovere la CO2
L’Europa deve agire rapidamente per ridurre o eliminare le emissioni di carbonio, soprattutto di CO2; ciononostante, la tecnologia esistente non è sempre in grado di impedire il rilascio di questo gas a effetto serra. Per le fonti di inquinamento derivanti da numerose attività, come i trasporti, l’agricoltura e il consumo domestico dell’energia, la cattura e lo stoccaggio del carbonio (CCS, carbon capture and storage), una soluzione promettente per la riduzione delle emissioni di CO2, non è un’opzione praticabile.
Una potenziale svolta nella rimozione della CO2
Le soluzioni di CCS tradizionali sono economicamente valide solo su scala molto ampia, ovvero quando la cattura centralizzata e lo stoccaggio geologico possono giustificare gli elevati costi a livello di capitale e di trasporto. Il progetto BAM(si apre in una nuova finestra), finanziato dall’UE, ha affrontato questa lacuna studiando una tecnologia in grado di funzionare in modo indipendente in più siti locali senza un enorme fabbisogno energetico, fornendo al contempo un metodo di stoccaggio permanente della CO2. L’iniziativa BAM ha cercato di sviluppare una tecnologia innovativa che ricorre all’impiego di microbi e altri organismi viventi al fine di aiutare le rocce ad assorbire e rimuovere naturalmente la CO2 dall’aria in modo più efficace, preferibilmente grazie all’utilizzo di minerali di scarto. «Così facendo, intendevamo conseguire una tecnica di sequestro di carbonio a bassa energia», afferma Ivan Janssens, docente presso l’Università di Anversa in Belgio, l’ateneo che ha coordinato il progetto. Un altro vantaggio riguarda il fatto che il processo produce un additivo in grado di migliorare la qualità del suolo rimuovendo dall’atmosfera una quantità di CO2 superiore a quella creata durante la produzione e l’utilizzo ad esso associati, nonché un liquido che impedisce al terreno e alle acque oceaniche di incrementare la loro acidità. Questo metodo offre una soluzione tecnologica per i numerosi emettitori di CO2 su piccola scala sparsi su un’ampia area. «Poiché si prevede che il costo delle emissioni di CO2 aumenterà nei prossimi decenni, aumenterà la domanda di tecniche flessibili e modulari in grado di ridurre in maniera efficiente le emissioni da fonti distribuite», spiega Janssens. «Pertanto, risulta necessaria una tecnologia implementabile a livello locale per una rimozione efficiente della CO2, senza la necessità di investire in infrastrutture su larga scala.»
Un approccio completamente nuovo alla tecnologia di rimozione della CO2
BAM ha dimostrato che la degradazione meteorica dei silicati, un processo chimico naturale in cui le rocce assorbono CO2 dall’aria nel corso del tempo, può essere accelerato nelle normali condizioni quotidiane del reattore. Un’intuizione chiave di questo lavoro è stata che il controllo di condizioni come il pH, il flusso e la miscelazione sono essenziali per garantire che l’assorbimento di CO2 sia non solo efficiente, ma anche sostenibile e solido, un effetto il cui impatto è risultato maggiore rispetto al contributo fornito dai microbi o da altri organismi viventi. L’innovazione principale si è incentrata sullo sviluppo di un modello ibrido di apprendimento automatico geochimico. Integrando i dati dei sensori in tempo reale, questo modello regola automaticamente il reattore per ottenere la massima efficienza e permette di superare in tal modo le limitazioni attuali, tra le quali vi sono, perlopiù, la CO2 o i reagenti che incontrano difficoltà a spostarsi dove avvengono le reazioni e i minerali di nuova formazione che bloccano le superfici o intrappolano i materiali, impedendo lo sviluppo di ulteriori reazioni.
Verso un reattore pronto per il mercato
Sebbene BAM non abbia ancora consegnato un reattore disponibile in commercio, ha acquisito nuove e considerevoli conoscenze su come far sì che le rocce si disgreghino e reagiscano molto più velocemente utilizzando una quantità minima di energia. «In futuro, l’attuale prototipo di reattore potrebbe essere aggiornato con un sistema di controllo e monitoraggio centralizzato e completamente automatizzato, che metta in connessione sensori e attuatori per la sostituzione dell’acqua, l’irrigazione, la miscelazione e il dosaggio dei chelanti in modo da favorire reazioni come la degradazione meteorica o l’assorbimento di CO2», dichiara Janssens, che conclude: «Questo aggiornamento consentirà di mettere in atto un funzionamento ininterrotto e genererà dati di alta qualità in relazione alla necessità di calibrare e convalidare il modello ibrido.»
