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Catturare l’anidride carbonica facendola passare attraverso una batteria invece che dentro un enorme filtro riscaldato. È l’idea al centro di un nuovo studio guidato da James Buchen dell’Università del Delaware, che propone una tecnica di cattura della CO2 di tipo elettrochimico considerata dagli stessi autori più praticabile rispetto ai tentativi precedenti. Il vantaggio principale starebbe nei consumi, perché il sistema potrebbe richiedere meno energia e quindi costare meno rispetto alle soluzioni oggi più diffuse.
Per capire la differenza conviene partire da come funzionano gli impianti attuali. Che si tratti di prelevare l’anidride carbonica dall’aria ambiente o dai fumi delle ciminiere, di solito si usa una sorta di filtro reversibile. L’aria attraversa granuli o un liquido capaci di assorbire la CO2, poi il materiale ormai carico viene sottoposto a un trattamento, quasi sempre il riscaldamento, che lo spinge a rilasciare il gas. A quel punto la CO2 può essere raccolta in un flusso separato. Nulla vieta però di replicare un processo simile su scala molto più piccola, ad esempio proprio all’interno di una cella elettrochimica.
Una specie di altalena chimica
Il principio di questo dispositivo è piuttosto lineare. Al catodo della batteria si formano ioni idrossido che reagiscono con la CO2 trasformandola in carbonato o bicarbonato. Queste sostanze attraversano la membrana separatrice e arrivano all’anodo, dove il pH più basso fa invertire la reazione e il carbonato torna a essere anidride carbonica gassosa. In pratica il catodo produce idrossido mentre l’anodo lo consuma.
Nel prototipo entrambi gli elettrodi sono fatti di idrossido di nichel, lo stesso materiale che si trova nel catodo delle vecchie pile ricaricabili AA e AAA al nichel metallo idruro. Qui però non si tratta di immagazzinare energia per alimentare un dispositivo portatile. Il funzionamento ricorda piuttosto un’altalena chimica. Applicando una tensione in un verso il catodo genera idrossido che migra verso l’anodo. Invertendo la tensione il vecchio anodo diventa il nuovo catodo e la stessa chimica si ripete al contrario. Per tutto il tempo il sistema continua a catturare CO2 e a trasportarla da una parte all’altra della cella.
I ricercatori hanno provato un apparecchio da laboratorio composto da nove celle impilate, ciascuna grande più o meno quanto mezzo foglio di carta. Un ventilatore spinge l’aria dentro canali tortuosi ricavati nelle piastre che stringono ogni cella, componenti presi in prestito dalle celle a combustibile. Il risultato più interessante riguarda i consumi elettrici. Il piccolo dispositivo ha richiesto circa 0,8 megawattora per ogni tonnellata di CO2 catturata, mentre gli impianti che oggi estraggono carbonio dall’aria ambiente si collocano tra 1,5 e 3 megawattora per tonnellata.
Dai calcoli sui costi agli impianti pilota
Diversi membri del gruppo fanno parte di RepAir Carbon, una startup nata proprio attorno a questa tecnologia, e una parte dello studio pubblicato su Nature Energy è dedicata alla sostenibilità economica su larga scala. Il punto di partenza è la stima dei costi per un primo impianto pilota di piccole dimensioni, pari a circa 520 euro per tonnellata di CO2 catturata. Da lì gli autori hanno applicato il tasso di apprendimento osservato nell’industria delle batterie agli ioni di litio, insieme ad alcune regole comuni sul calo dei costi con l’aumento delle dimensioni, per proiettare in avanti un paio di generazioni di impianti.
Secondo questi calcoli un impianto con una capacità mille volte superiore a quella del pilota potrebbe arrivare a circa 85 euro per tonnellata di CO2 catturata. Si tratterebbe di una cifra molto più bassa di quanto ottenuto finora da aziende come Climeworks, che punta a scendere tra 230 e 320 euro per tonnellata entro il 2030 e che ha già mostrato quanto sia complicato rispettare le previsioni più ottimistiche quando si passa alla scala industriale.
Nel settore della cattura del carbonio la soglia dei circa 90 euro per tonnellata, l’equivalente dei EUR 88 tradizionalmente citati, è da tempo l’obiettivo di riferimento, perché costi così contenuti potrebbero favorire una diffusione molto più ampia di queste tecnologie. Aumentare il numero di approcci in fase di sviluppo potrebbe migliorare le probabilità che almeno uno di essi riesca a raggiungere quel traguardo.
Fonte: TecnoAndroid
