Combattere le emissioni col bio-petrolio/2

Una startup utilizza i rifiuti delle colture agricole per raccogliere migliaia di tonnellate di carbonio. Ma ci si chiede quanto affidabile, scalabile ed economica si dimostrerà questa tecnologia

James Temple

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Nelle ultime settimane, una squadra di dipendenti di un’azienda chiamata Charm Industrial ha lavorato ai margini dei campi di mais del Kansas, spostando balle arrotolate di steli, foglie, bucce e nappe su un semirimorchio bianco. All’interno, un aggeggio chiamato pirolizzatore utilizza temperature elevate in assenza di ossigeno per scomporre il materiale vegetale in una miscela di biochar e bio-petrolio. Il materiale carbonioso ricco di minerali alla fine tornerà nei campi, aggiungendo sostanze nutritive al suolo. 

L’azienda pompa il petrolio nei pozzi profondi regolamentati dall’EPA utilizzati per i rifiuti industriali o nei siti salini abbandonati dalle compagnie petrolifere e del gas. Charm dice che grazie a un processo di solidificazione, si blocca il carbonio per migliaia o milioni di anni impedendo che ritorni nell’atmosfera come accade quando gli agricoltori bruciano i resti dei raccolti o li lasciano marcire.

Immagine: Charm Industrial

Aziende come Microsoft, Shopify e Stripe pagano a Charm 600 dollari per ogni tonnellata di carbonio che mette sottoterra, sia per compensare le proprie emissioni sia per aiutare a costruire un’industria che dovrà svolgere un ruolo fondamentale nel mitigare il cambiamento climatico, catturando enormi quantità di gas serra dall’aria e immagazzinandoli.

La startup di San Francisco ha sequestrato il carbonio in questo modo negli ultimi due anni. Qualche mese fa, l’azienda ha annunciato che il processo ha bloccato in modo sicuro quasi l’equivalente di 5.500 tonnellate di CO2, affermando che si tratta della più grande quantità di rimozione di carbonio a lungo termine realizzata fino ad oggi. 

Ma si sta parlando di un minuscolo frammento rispetto ai miliardi di tonnellate all’anno che gli scienziati del clima ritengono necessario risucchiare nei prossimi decenni per contrastare il riscaldamento del pianeta. Inoltre, ci sono molte domande e preoccupazioni su quanto affidabile, scalabile ed economico si rivelerà questa tecnologia.

L’azienda ha ottenuto questi risultati perché sta adottando un approccio semplice. Si appoggia alle colture agricole per catturare il carbonio e utilizza le strutture esistenti per lo stoccaggio. Charm non deve sviluppare grandi progetti, aggirando alcune delle sfide di sviluppo, permessi e capitali che startup come Climeworks o Carbon Engineering hanno incontrato mentre tentavano di costruire fabbriche che aspirano carbonio.

Ma un vantaggio iniziale in un settore che ancora stenta a decollare non dice necessariamente molto su come si comporterà l’azienda con l’evoluzione del mercato. In particolare, la prossima generazione di impianti di cattura diretta dell’aria  dovrebbe rimuovere un milione di tonnellate all’anno, 180 volte di più di quanto Charm abbia ottenuto finora. L’azienda dovrà inoltre affrontare alcune ovvie sfide man mano che cresce, inclusi i costi crescenti di spedizione dei rifiuti tra campi e pozzi, richieste variabili per i sottoprodotti agricoli su cui fa affidamento e interrogativi sull’effettiva quantità di carbonio netto rimosso.

Infine, l’azienda dovrà affrontare lo stesso rischio di altre giovani aziende nella rimozione e nello stoccaggio del carbonio: la scommessa sul fatto che le grandi aziende saranno disposte a continuare a pagare i conti salati per ripulire l’atmosfera e che i governi metteranno in atto le politiche necessarie per sostenere questo settore.

Un cambio di prospettiva

Il CEO di Charm, Peter Reinhardt, 32 anni, ha precedentemente guidato Segment, una società di software che Twilio ha acquisito nel 2020 per 3,2 miliardi di dollari. Ha allora iniziato a considerare la rimozione del carbonio come un modo per compensare le emissioni di Segment, esplorando inizialmente la possibilità di ottenere finanziamenti per la protezione della foresta pluviale.

Nel 2018, Reinhardt e altri tre hanno cofondato Charm (l’unione di “char” e “farm”) per costruire un business attorno a quello che consideravano una tecnologia promettente. Il piano iniziale era di gassificare la biomassa, un processo simile alla pirolisi ma fatto a temperature più elevate, per produrre biochar e idrogeno. 

Ma l’azienda ha scoperto che raccogliere la biomassa e trasportarla in un impianto di gassificazione centralizzato era troppo costoso, perché la biomassa è troppo soffice e ingombrante”. Ciò comporta un aumento dei costi di movimentazione e spostamento, una lezione dolorosa che le aziende di biocarburanti hanno imparato più di un decennio fa.

Nel 2020, il responsabile scientifico di Charm, il cofondatore Shaun Meehan, ha avuto un’idea brillante: se l’azienda fosse stata disposta a fare ciò che Reinhardt descrive come “gassificazione parziale”, producendo bio-petrolio invece di idrogeno, l’attrezzatura sarebbe potuta entrare nel retro di un semirimorchio, permettendo all’azienda di arrivare fino alle fattorie e mettere in moto il processo ai margini dei campi. Ora Charm, che ha circa 30 dipendenti, paga gli agricoltori per consentirle di raccogliere i rifiuti vegetali rimasti dopo la raccolta. 

Sta anche cercando di eseguire lo stesso processo con alberi e piante rimossi dalle foreste, per esempio per la prevenzione degli incendi o in seguito alla siccità. Separatamente, l’azienda ha iniziato a esplorare se può utilizzare il bio-petrolio risultante per ripulire uno dei settori industriali più inquinanti, quello della produzione di acciaio e ferro.

Il modello di business non avrebbe senso in nessun altro momento, ma oggi un numero crescente di aziende è disposto a pagare l’alto costo della rimozione e dello stoccaggio del carbonio come un modo per bilanciare le proprie emissioni, per aiutare a sostenere il mercato emergente o come una forma di filantropia climatica. Finora, circa 40 organizzazioni si sono affidate all’azienda.

Reinhardt afferma che l’azienda prevede di ridurre il costo a 50 dollari per tonnellata di anidride carbonica rimossa e immagazzinata man mano che allargherà il suo campo di intervento. A tal fine, prevede di costruire una flotta di semirimorchi dotati di pirolizzatori veloci ad alta capacità. Alla fine, l’azienda spera di creare anche un tipo di mietitrebbia con un pirolizzatore in grado di raccogliere e convertire i resti agricoli ovunque cadano nei campi, risparmiando sui costi di raccolta, raggruppamento e spostamento del materiale.

La strada per la tecnologia non è in discesa

La tecnologia di Charm per la rimozione e lo stoccaggio del carbonio offre numerosi vantaggi rispetto ad altri metodi, affermano gli osservatori. Promette di bloccare il carbonio per periodi molto lunghi, mentre opzioni come piantare alberi o modificare i metodi di coltivazione per trattenere più carbonio nel suolo possono essere rapidamente vanificate quando gli alberi muoiono o i campi vengono dissodati


Può ridurre parte dell’inquinamento atmosferico associato agli incendi agricoli, venendo inoltre incontro alle esigenze, per esempio, degli agricoltori della California che in determinati periodi hanno la necessità di smaltire le potature dei frutteti, alberi, erbacce e altro. L’azienda sembra “servire il mercato in un modo innovativo e soddisfare molteplici esigenze attraverso un unico intervento”, ha affermato in una e-mail Lauren Gifford, ricercatrice dell’Università dell’Arizona ed esperta di compensazione delle emissioni di carbonio e di governance del clima.

Anche CarbonPlan, un’organizzazione no-profit di San Francisco che valuta l’integrità dei metodi di rimozione del carbonio, tiene in grande considerazione il sistema descritto da Charm. Ma la contabilità e l’economia del carbonio dell’azienda potrebbero dipendere molto dalle colture o dagli alberi in questione, e dalle intenzioni degli agricoltori e dei silvicoltori. I coltivatori di mais, per esempio, fanno affidamento su quantità significative di avanzi di raccolto che lasciano sui loro campi per prevenire l’erosione e trattenere l’acqua, e lo arano per aggiungere nutrienti e carbonio al suolo.

Charm utilizza la pirolisi per convertire la materia vegetale in bio-petrolio, biochar e cenere.
Immagine: Winni Wintermeyer

La quantità ottimale da mantenere è difficile da determinare: dipende dalla rotazione delle colture, dalle condizioni del suolo e del meteo, dalla pendenza del campo e da altri fattori. Ma gli agricoltori generalmente adottano un approccio conservativo per evitare il costo degli additivi nutritivi sintetici, afferma Chad Hart, professore di economia alla Iowa State University. Gli avanzi che fanno imballare sono spesso venduti localmente come mangime supplementare per il bestiame o come lettiera per il bestiame.

La domanda è: quanto si potrà espandere il sistema di Charm a lungo termine se gli agricoltori utilizzano e vendono già gran parte di questo materiale? Hart aggiunge che il trasporto di bio-petrolio tra le fattorie per lo più nelle Grandi Pianure e i siti salini dismessi raggruppati nel sud potrebbe essere una spesa significativa. “La struttura del mercato del carbonio riuscirà a sostenerla?” si chiede.

Inoltre, la crescente domanda di residui agricoli potrebbe far salire il prezzo. Altre aziende, tra cui LanzaJet, Mote Hydrogen e una joint venture tra Chevron, Schlumberger New Energy, Microsoft e Clean Energy Systems, li stanno utilizzando per produrre combustibili o elettricità all’interno di impianti progettati per catturare le emissioni risultanti. 

Il problema della sicurezza

Ci sono anche domande sulla dipendenza di Charm dai siti salini e dai pozzi di iniezione degli Stati Uniti, che sono trapelate ripetutamente in passato, nonostante la supervisione e le normative. Il bio-petrolio prodotto da materiali vegetali ha una chimica diversa dal petrolio e dal gas naturale attualmente immagazzinati nelle caverne saline, e potrebbero essere necessari anni di lavoro per dimostrare che può essere sequestrato in modo sicuro e permanente, afferma Saeed Salehi, esperto di petrolio e ingegneria geologica dell’Università dell’Oklahoma, che si concentra sull’integrità del pozzo e sullo stoccaggio geologico del carbonio.

Non credo che abbiamo dati sufficienti o pratiche consolidate di amministrazione sul campo per affermare un livello di sicurezza del 100 per cento o che siamo pienamente consapevoli di tutti i rischi”, spiega. Salehi crede che Charm dovrà anche passare attraverso processi di autorizzazione estesi con l’EPA o altri enti regolatori prima di poter iniettare grandi quantità di bio-petrolio in quelle caverne saline.

Reinhardt contesta le preoccupazioni sui trasporti, affermando che ci sono molti pozzi o siti statunitensi che “si possono convertire all’iniezione di bio-petrolio”, inclusi molti nel Midwest e nelle Grandi Pianure. Aggiunge inoltre che gran parte del lavoro tecnico di Charm fino ad oggi è stato sul lato del sequestro del carbonio, comprese le analisi per determinare la chimica e la geologia del sottosuolo più adatte a solidificare e bloccare il bio-petrolio, che è un fluido denso previsto dalle normative per i tipi di pozzi e siti che Charm ha in mente. A suo parere, l’azienda soddisfa i requisiti EPA per prevenire le perdite. 

Il calcolo dei benefici e dei costi climatici

La quantità di carbonio netto immagazzinata dal processo dipende da cosa sarebbe altrimenti successo al materiale vegetale. Per esempio, i raccolti che vengono arati e gli alberi trasformati in legname possono anche immagazzinare carbonio per determinati periodi. Inoltre, Charm produce le proprie emissioni, come nel caso dell’utilizzo del diesel per avviare il processo di pirolisi e trasportare bio-petrolio con i camion.

Un semirimorchio presso la sede dell’azienda.
Immagine: Winni Wintermeyer

Su scale maggiori, la matematica diventa ancora più complessa. Se Charm e altre aziende acquistano grandi quantità di avanzi di mais, gli allevatori di bestiame potrebbero dover passare ad altre fonti di mangime a basso costo, comprese le colture coltivate a tale scopo. Se il mercato si surriscaldasse, si porrebbe la necessità di creare incentivi economici per gli agricoltori ad espandere le loro attività. L’azienda dovrebbe tenere conto di tutte le emissioni rilasciate o dei terreni convertiti di conseguenza. 

Reinhardt afferma che Charm ritirerà solo metà del materiale agricolo di un dato campo e osserva che metterà a disposizione il biochar e la cenere prodotti per migliorare la redditività del suolo. Aggiunge che gli usi dei residui di mais dipendono dalla regione, ma che gran parte di esso non viene venduto o arato, ma rimane a marcire e a rilasciare anidride carbonica. 

I dati interni di Charm indicano che con i pirolizzatori dell’azienda, il processo rimuoverà generalmente l’equivalente di 0,85 tonnellate di anidride carbonica per ogni tonnellata di biomassa. Reinhardt afferma che la situazione migliorerà ancora con il passaggio al syngas a emissioni zero invece del diesel per avviare il processo di pirolisi, ottimizzando i suoi pirolizzatori per convertire la materia vegetale in bio-petrolio e con l’adozione dei camion elettrici.

Il ruolo del governo

Robert Höglund di Marginal Carbon AB, una società di consulenza specializzata nella rimozione del carbonio e nella politica climatica, afferma che i clienti di Charm stanno oggi pagando ben 600 dollari a tonnellata per aiutare ad “avviare” il sistema, scommettendo che l’azienda sarà in grado di ridurre i costi. Ma aggiunge che non è chiaro se il metodo di Charm si rivelerà tra i più efficaci, scalabili o convenienti nel tempo, o rappresenterà il miglior uso di questa biomassa man mano che cresce la necessità di fonti energetiche sempre più rinnovabili.

È anche improbabile che le aziende continueranno ad affidarsi ai sistemi di rimozione del carbonio per raggiungere i miliardi di tonnellate all’anno che potrebbero essere necessari, sia per stabilizzare le temperature del pianeta sia per sostenere le attività emergenti per estrarre i gas serra dall’aria. In effetti, gli investitori e le startup scommettono sul fatto che i governi promulgheranno leggi che sovvenzionano, incentivano o impongono queste pratiche. 

Reinhardt, per esempio, riconosce che la politica del governo sarà cruciale per mantenere attivi i mercati di rimozione del carbonio e Charm sta lavorando per fare pressioni sui legislatori in California e a Washington, DC, chiedendo un maggiore sostegno al settore nascente e regole che siano neutre dal punto di vista tecnologico.

Immagine: Folco Masi, Unsplash

(rp)

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