CPG: stoccare CO2 per produrre energia geotermica

La società statunitense TerraCOH ha sviluppato la tecnologia CPG in grado di combinare lo stoccaggio di CO2 alla geotermia. In questo modo è possibile produrre energia pulita sfruttando la riduzione di emissioni.

CO2 e Geotermia: una soluzione all’effetto serra?

Le emissioni annuali di gas serra continuano ad aumentare, nonostante gli Accordi di Parigi presi nel 2015. Ogni anno, oltre 40 miliardi di tonnellate di anidride carbonica entrano in atmosfera, rallentando gli sforzi contro il cambiamento climatico.

Due sfide urgenti sono ridurre le emissioni e contemporaneamente integrare le energie rinnovabili. Lo stoccaggio di CO2 e la produzione di energia geotermica possono unire questi obiettivi. In realtà usare CO2 in impianti geotermici è un’idea innovativa. Già nel 2000 alcuni sistemi geotermici sfruttavano la CO2 pressurizzata, in parte gassosa e in parte liquida. I vantaggi erano pozzi meno profondi e minori perdite di calore.

La tecnologia CPG è diversa perchè sfrutta non tanto la CO2 come fluido motore, ma il potenziale geotermico della sua cattura e dello stoccaggio.

CCS: Cattura e stoccaggio di CO2

La CCS (Carbon Capture and Storage) è il processo di cattura dell’anidride carbonica e il successivo stoccaggio. Serve soprattutto ad evitare emissioni di gas serra da parte di settori dove queste emissioni sono difficili da eliminare.

Per la cattura esistono diverse tecnologie divise in tre gruppi: post-combustione, pre-combustione e ossi-combustione.

La post-combustione è la più usata. Consiste nel mescolare i fumi di scarico con una soluzione che cattura la CO2 e precipita al suolo. La soluzione è composta principalmente da ammine, ossidi alcalini o liquidi ionici. Le membrane e la separazione criogenica offrono un’alternativa sulla trattazione dei fumi.

La pre-combustione invece interviene a monte della combustione. Sfrutta il processo di gassificazione per trasformare il combustibile in una miscela di anidride carbonica ed idrogeno. La prima viene stoccata, il secondo viene utilizzato in camera di combustione. In questo modo si può convertire un combustibile primario in fase liquida o solida in syngas.

Con la ossi-combustione si utilizza ossigeno puro come comburente. L’ossigeno per la combustione viene ottenuto dall’aria con una purezza richiesta superiore al 95%. Il vantaggio è quello di avere una concentrazione di CO₂ superiore all’ 80%. Di contro il costo dell’impianto è chiaramente più alto dovendo aggiungere anche la sezione per la produzione di ossigeno puro.

Tecnologia CPG: come funziona?

La tecnologia CO2 plume geothermal CPG utilizza principalmente anidride carbonica catturata da centrali termoelettriche. La CO2 viene iniettata in acquiferi salini che la portano a 1-1.5 km sottoterra dove si riscalda grazie al calore geotermico. La CO2 ‘calda’ estratta mette in moto una turbina così da produrre elettricità.

Ma perchè proprio l’anidride carbonica? Perchè rispetto ai fluidi tradizionali (come acqua con elevata concentrazione salina), ha molti vantaggi:

• la densità varia maggiormente con la temperatura, quindi si consuma meno energia col pompaggio
• grazie a un effetto di termo-sifonamento l’anidride circola più facilmente
• ha una bassa reattività, quindi riduce le incrostrazioni dei pozzi e dei condotti
• è poco viscosa, quindi si evitano perdite di pressione elevate

Facciamo un confronto. Un sistema a CO2 con 1.5 km di profondità produce più potenza di un sistema ad acqua con 4 km. Oltre i 5 km, i sistemi con tecnologia CPG hanno prodotto tra i 0.7 MWe e i 9 MWe in più.

Il potenziale di questa nuova tecnologia è riconosciuto, ma per la sua effettiva implementazione, serviranno adeguate politiche energetiche in tempi brevi.