Il C.C.S. Inutile, costoso, dannoso. Meglio la depurazione globale
di Luigi Antonio PEZONE
- Il sistema C.C.S. (Carbon Capture and Sequestraction), che si sta portando avanti a livello mondiale, tra cui l’ Italia, è criticato autorevolmente in tutto il mondo per i costi che si prevedono: i vari prototipi sono costati una trentina di miliardi di dollari; si prevede un costo di 70-80 dollari per tonnellata catturata, escluse le spese di trasporto e interramento; la soluzione più accreditata, che è la postcombustione, comporta un maggiore consumo di combustibile del 11% nel caso del metano e addirittura del 30% nel caso del carbone per avere la stessa potenza erogata; un'eventuale fuoriuscita di nuvole velenose di CO2, potrebbe creare il cosiddetto effetto Nyos, ossia la morte di tutti gli esseri viventi per asfissia. In questo breve articolo voglio sottolineare l’inutilità di questo progetto internazionale patrocinato ad altissimi livelli internazionali quali l’IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change ) e addirittura l’ ONU. Si riporta il processo pubblicato dall’Enel, applicato all’impianto prototipo di Brindisi:
- Dopo il trattamento nel denitrificatore, desolforatore e nell’elettrofiltro, realizzati nella centrale a carbone, i fumi, puliti da ossidi di azoto e zolfo e con bassissima concentrazione di ceneri, passano nell’unità di cattura di anidride carbonica. L’unità è composta dall’assorbitore, dallo stripper, da un reboiler per la rigenerazione del solvente e dal condensatore.
- Assorbitore. All’interno della colonna di assorbimento, i fumi vengono in contatto controcorrente con la soluzione assorbente di monoetanolammina (MEA) e cedono la CO2. Vanno così alla ciminiera privi di anidride carbonica ed escono in atmosfera.
- Stripper e reboiler. La soluzione ricca di CO2 esce dall’assorbitore ed entra nello stripper dall’alto. Scendendo, sfrutta il calore fornito dal reboiler e si scalda favorendo il rilascio della CO2. Si forma pertanto una fase gassosa di CO2 e vapore che procede verso la testa dello stripper. La soluzione liquida rigenerata, invece, scende verso il basso e può essere inviata nuovamente all’assorbitore.
- Condensatore. Il mix di anidride carbonica e vapore acqueo in uscita dallo stripper passa al condensatore, dove il vapore torna allo stato liquido. La condensa rimossa della CO2 viene rimandata in testa allo stripper, mentre la CO2 pura continua il percorso di trasporto e successivo stoccaggio.
Da quanto sopra riportato questo processo sembra troppo complesso per essere applicato al CO2 emesso nelle città dalle caldaie di riscaldamento, dal traffico cittadino e dalle piccole attività industriali, dove bisognerebbe intervenire. Può essere applicato soltanto per le grandissime emissioni delle centrali termiche e successivamente per inceneritori e via di seguito. Ma che senso ha catturare il CO2 con questo processo complesso e indubbiamente costoso dopo che i fumi sono stati denitrificati, desolforati, deossidati, filtrati elettrostaticamente e possono uscire dal camino a 100 m di altezza? Questo CO2 pulito, al massimo può aumentare la concentrazione nell’atmosfera. Non è meglio sottrarre all’ambiente una corrispondente quantità di CO2 (l’operazione costa di meno ed è più utile all’ambiente) senza andare a catturare specificamente il CO2 nella centrale, sempre che i fumi vengano effettivamente depurati dagli altri gas? Diverso è il caso della depurazione dell’aria nelle città dove il CO2, e gli altri gas, ristagnano negli strati bassi dell’atmosfera. In tal caso bisogna intervenire a depurare l’ambiente ma non si potrà certamente intervenire con la postcombustione, né si può pensare di continuare a tamponare con le passeggiate in bicicletta e le chiusure al traffico. Il mondo va verso un incremento demografico senza precedenti. Nel 2050 saremo nove miliardi. Occorrono altre soluzioni ecocompatibili.
Il CO2 nell’atmosfera è inerte (a parte l’effetto serra non può fare altri danni) mentre nell’acqua è attivissimo e concorre all’acidificazione delle acque che seguendo una curva logaritmica produce altro CO2 e lo moltiplica esponenzialmente in base 10 se si innescano fenomeni di acidificazione ed eutrofizzazione e le successive fasi degenerative (se si supera la capacità tampone dovuto alla salinità delle acque, come sta avvenendo). Per questo motivo il CO2 va sottratto alle acque oceaniche che sono il vero termoregolatore mondiale e anche il serbatoio di carbonio mondiale. Se non ci fossero gli oceani la concentrazione di CO2 nell’atmosfera sarebbe almeno il doppio. Sono gli Oceani che mantengono la concentrazione di CO2 nell’atmosfera a livelli accettabili per le specie viventi terrestri, mentre sono le acque sia dolci che saline, che danno segni di insofferenza per l’eccesso di inquinamento e CO2. Parlano per loro le specie ittiche, le flore e le barriere coralline in estinzione.
Sottraendo o neutralizzando artificialmente (negli impianti di depurazione globale proposti) la stessa quantità di CO2 all’acqua inquinata dolce oppure oceanica avremo costi infinitamente inferiori, e rendimenti molto migliori poiché la sottrazione va fatta alle acque dolci che si immettono negli oceani oppure a quelle costiere inquinate che vengono fatte passare negli impianti, dove avverrebbero trattamenti depurativi: nitrificazione, fotosintesi (che comprende consumo di nitrati fosfati CO2 e incremento di ossigeno), alcalinizzazione, trattamento fanghi ed estrazione degli stessi. Risaneremo soprattutto gli oceani consentendo loro di continuare a sottrarre CO2 dall’atmosfera. Viceversa, sottraendo CO2 con il sistema C.C.S. avremo fatto soltanto una costosa e dannosa operazione ambientale, gradita soltanto ai petrolieri che consumeranno più metano e carbone (11 e 30%) e produrremo, contrariamente agli obiettivi, più CO2 (11 e 30%). Con l’effimero vantaggio di nasconderlo nel sottosuolo, consumando altre risorse ed energia per questa operazione, innescheremo delle bombe ecologiche che col tempo potrebbero esplodere. Per questo con il C.C.S. non si potrà mai parlare di un vero risanamento globale e sostenibile del pianeta. Sarà soltanto una piccola pezza mal cucita sul buco dell’ozono. La protezione ambientale globale può essere basata soltanto su una razionale distribuzione degli impianti di protezione ambientale in grado di neutralizzare il CO2, depurando contemporaneamente le acque. Gli impianti proposti dallo scrivente sono più di uno perché partono dalla prevenzione domestica e fognaria per ridurre i carichi organici e la formazione dei gas e culminano nei “depuratori coperti” che svolgono la funzione principale. Attualmente non esistono impianti di protezione ambientali contro le acque di dilavamento agricole, per le fogne, i laghi, i porti, i fiumi, i mari. Gli stessi depuratori delle acque non rientrano nella categoria della depurazione globale perché insieme ai sistemi fognari sono grandi produttori di CO2, CH4, H2S, NOx, SOx. Devono essere sostituiti con i depuratori coperti che, tra l’altro, a parità di quantità di acqua trattata sarebbero 10 volte meno ingombranti, costosi e produrrebbero energia elettrica pulita in quantità superiore al consumo. L’uomo, fino ad oggi, non ha creato nessun impianto di protezione ambientale che aiuti concretamente la natura a difendersi dal riscaldamento globale. Se pensiamo a come funzionano le pompe oceaniche, termoalina e biologica che regolano le correnti oceaniche e la vita della flora e fauna marina ci dobbiamo meravigliare che la catastrofe non sia già avvenuta. Nel ciclo originale della natura il carbonio passa dall'atmosfera agli oceani mediante lenti processi di natura chimica. In primo luogo il CO presente in atmosfera può disciogliersi nelle acque (legge di Henry, la solubilità è proporzionale alla pressione parziale del gas), dove poi formerà ioni carbonato e bicarbonato. In secondo luogo il CO atmosferico, a contatto con rocce silicee, le degrada ed i carbonati prodotti dalla degradazione vengono trasportati dai fiumi agli oceani. Questi processi naturali sono stati in equilibrio fino a quando non è aumentato l’inquinamento delle acque, soprattutto l’acidificazione delle stesse che non fanno più arrivare i carbonati agli oceani in quantità sufficiente a mantenere l’equilibrio alcalino. Come possiamo pretendere di salvare il pianeta se depuriamo soltanto una campionatura delle acque che inquiniamo e abbiamo dei depuratori che emettono CO2, non alcalinizzano nemmeno le poche acque che depurano. Anche se questa sarebbe soltanto un goccia nel deserto.
Partendo dal presupposto che qualsiasi sistema di riduzione del CO2 utilizzeremo, anche se biologico, dobbiamo prevedere un consumo di calce, ho ipotizzato un consumo medio per m3/sec di acqua trattata di 0.3 kg di CaO/sec per apportare artificialmente quei carbonati che sono venuti a mancare agli oceani. In un anno occorreranno circa 9.460.800 kg di CaO/m3/sec per ogni m3 trattato. Considerando che il rapporto dei pesi atomici CaO/CO2 = 56/44 = 1,27 assumendo prudenzialmente il rendimento complessivo CAO/CO2 pari a 1,5 corrisponderebbero a 6.307.000 kg di CO2/anno*m3/sec (9.460.800/1,5). Inoltre, considerando che attualmente la concentrazione di CO2 atmosferica cresce di circa 15 G.T./anno (miliardi di tonnellate), per mantenere l’attuale equilibrio dovremmo trattare circa 2.378.310 m3/s*anno di acqua (15.000.000.000 / 6.307) in tutto il mondo, consumando circa 22.500.000.000. Ton di CAO /anno (15.000.000.000. *1,5), occupando una superficie di 14.270 Km2 (2.378.310 *6000*0.000001). Se consideriamo che nel mondo intero, attualmente, vengono depurate soltanto le acque domestiche e industriali, che assommano complessivamente a circa 1.050 km3/anno, che corrispondono a 33.295 m3/s, si può comprendere quale sia il deficit depurativo mondiale che richiederebbe, attualmente, un trattamento di quantitativi di acqua 71,5 volte superiori. Qualcuno facendo un calcolo più preciso potrà arrivare a conclusioni diverse, ma non ha importanza. Il concetto è valido anche con un deficit depurativo 40 oppure 100 volte la quantità di acqua che trattiamo. E’ importante accettare il concetto che, se vogliamo neutralizzare il CO2 in modo sostenibile, dobbiamo cambiare i sistemi depurativi delle acque perché a livello globale il fattore condizionante non è il carico organico presente nel liquame e nemmeno il carico idraulico ma la quantità di CO2 presente nell’atmosfera che non e mai stata presa in considerazione dai depuratori (come se l’aria appartenesse a un alto pianeta). Quindi per risanare l’ambiente globalmente, dobbiamo dimenticarci dell’attuale sistema depurativo e creare una rete di protezione ambientale globale che preveda impianti di depurazione delle acque dimensionati per la quantità di CO2 da abbattere. Essendo la quantità di CO2 da smaltire molto superiore ai carichi, e non dovendo emettere emissioni in atmosfera, questi impianti saranno coperti (V.art. DEPURATORI COPERTI PER ACQUE FLUVIALI E URBANE CON CONSUMO DI CO2 E PRODUZIONE DI ENERGIA ELETTRICA SOLARE NEL CONTESTO DI UNA DEPURAZIONE GLOBALE ) e ricircoleranno in continuo in bacini artificiali di ossi-nitrificazione e fotosintesi il CO2, più pesante dell’aria che ristagnerà sulla superficie dell’acqua mentre l’aria, più leggera uscirà da sfiati che saliranno verso l’atmosfera. . Dove sarà possibile e conveniente (città) useremo come fluido di ossidazione la miscela di CO2 ed aria inquinata, eventualmente compressa, catturata dall’ambiente (caldaie e smog). Per potenziare la capacità di consumo del CO2, il bacino di ossi-nitrificazione sarà alto almeno 5 m in modo da consentire in superficie la coltivazione di un fitoplancton, mentre l’acqua in uscita dall’impianto avverrà a circa 2 m al di sotto della superficie, quindi lo strato di fitoplancton resterà sempre presente nel bacino. Inoltre sarà previsto un continuo ricircolo di acqua in un dissolutore di calce per mantenere l’alcalinità al livello ottimale di funzionamento dell’impianto. Ovviamente, questi impianti saranno a bassissimo carico organico con una aerazione prolungata basata sulla miscela di CO2 e aria ( controllata con sonde di O2- CO2- PH) e una lunga permanenza dei fanghi. Essi, essendo a basso carico organico, si baseranno sulla respirazione endogena dei batteri. Gran parte dell’ossigeno necessario lo preleveranno soprattutto dal CO2 immesso nel bacino dall’esterno o ricircolato nello stesso impianto. Questi impianti, superdimensionati per i carichi organici, funzioneranno anche quando non ci sarà immissione di liquami consumando CO2 attraverso la nitrificazione e la fotosintesi. Sarà il ciclo di vita del fitoplancton a fornire il materiale organico necessario alla vita dei microrganismi necessari al processo. Basterà ripristinare soltanto l’alcalinità consumata. Quindi, dimensionando i depuratori del futuro per consumare CO2 anziché BOD e COD, noi saremo costretti a depurare molte più acque di quante ne depuriamo attualmente. Questo è un gran bene poiché una grandissima parte delle emissioni di CO2 sono dovute proprio all’inquinamento delle acque non trattate o mal trattate che finiscono nei fiumi, laghi e mari.
Nel bene o nel male, del C.C.S. si parla molto e sta procedendo con ingenti finanziamenti. Mentre della depurazione globale che è l’alternativa sostenibile con potenzialità depurative migliaia di volte superiori parla solo chi scrive e nessun governante o un privato è disposto a investire un euro. Per gli italiani la depurazione globale non si critica e non si discute, semplicemente non esiste. Solo a criticarla significherebbe ammetterne l’esistenza. A chi giova? Cosa pensano i cittadini? Dove sono le associazioni ambientali? Sono domande senza risposte che mi pongo da molti mesi, arrivando a conclude che nell’ambiente, come nella politica, i singoli Paesi e il Mondo intero hanno sempre quello che si meritano. Tanto il conto lo pagheranno quelli che verranno dopo.
Insieme a questo articolo ho preparato altri due documenti che illustrano concrete applicazioni di depurazione globale, oltre a quelle già pubblicate. Questi documenti per essere ben compresi dovrebbero essere pubblicati insieme ai disegni. Essendo un vecchio disegnatore tecnico, può darsi che riesca a farmi comprendere meglio attraverso i disegni, o almeno lo spero. Ho deciso di non pubblicarli e di inviarli soltanto a chi me li richiede espressamente, anche per contare quanti sono gli italiani interessati alla depurazione globale e se vale la pena di spendere energie che incominciano a scarseggiare. Al momento li posso contare sulla punta delle dita.
-Nel primo documento dal titolo “Nuove soluzioni ambientali per la protezione dei corpi idrici” (nuove, rispetto alle soluzioni che ho già presentato, non rispetto a quelle esistenti che non conosco) mostro delle composizioni di depuratori coperti ricavati dalla modifica delle vecchie fosse Imhoff trasformate in moduli depurativi accoppiabili che potrebbero trattare sia le acque immesse nei bacini che quelle già presenti per prevenire e combattere l’eutrofizzazione, oltre che consumare CO2. Ogni corpo idrico può sottrarre CO2 all’ambiente (anche con bassissimi fondali) se vi infossiamo lungo le rive delle fosse globali che sottrarrebbero anche NH3 tossico e fosforo, restituendo ossigeno generato dalla fotosintesi e consumando i fanghi. La sottrazione di questi nutrienti fatta nei corpi idrici ha anche effetti incalcolabili di cura e prevenzione consentendo l’assorbimento da parte degli stessi di maggiori quantità di CO2 dall’atmosfera senza effetti collaterali (eutrofizzazione e precipitazioni indesiderate nei fondali).
-Nel secondo documento dal titolo “La depurazione globale nelle città” mostro come sarebbe possibile catturare l’aria inquinata dalle caldaie (senza perdere l’11% di potenza) e dal traffico cittadino (smog) e convogliarla in capienti collettori, paralleli alla rete fognaria prima di farla risalire, liberamente nell’atmosfera in condotti mimetizzati nelle strutture dei palazzi. I gas, più pesanti dell’aria e in particolare il CO2, si addenseranno nei collettori e potranno essere aspirati, filtrati e compressi fino a una pressione di 25 bar in collettori di minori dimensione dai quali si alimenterebbero i bacini di ossi-nitrificazione delle fosse e dei depuratori coperti installati nelle stesse città e in periferia in varie versioni. In questo progetto mostro che, non solo ogni città, ma anche ogni abitazione isolata potrebbe auto depurarsi del CO2 e dei gas di combustione, insieme all’acqua inquinata (senza ingombri visibili). Il progetto prevede inoltre anche altre novità per il miglioramento del sistema fognario.
Cordiali saluti
