I parchi eolici offshore potrebbero contribuire a catturare il carbonio dall’aria e a stoccarlo a lungo termine, utilizzando energia che altrimenti andrebbe sprecata

Al largo delle coste del Massachusetts e di New York, gli sviluppatori si stanno preparando a costruire i primi parchi eolici offshore degli Stati Uniti approvati a livello federale – 74 turbine in tutto che potrebbero alimentare 470.000 abitazioni. Più di una dozzina di altri progetti eolici offshore sono in attesa di approvazione lungo la costa orientale.

Entro il 2030, l’obiettivo dell’amministrazione Biden è di avere 30 gigawatt di energia eolica offshore, sufficienti ad alimentare più di 10 milioni di case.

Sostituire l’energia basata sui combustibili fossili con energia pulita come quella eolica è essenziale per contenere gli effetti del cambiamento climatico. Ma questa transizione non sta avvenendo abbastanza velocemente da fermare il riscaldamento globale. Le attività umane hanno pompato così tanta anidride carbonica nell’atmosfera che dovremo anche rimuovere l’anidride carbonica dall’aria e bloccarla in modo permanente.

I parchi eolici offshore sono in una posizione unica per fare entrambe le cose, risparmiando denaro.

La maggior parte delle aree di locazione per le energie rinnovabili al largo della costa atlantica si trova vicino agli Stati del Medio Atlantico e al Massachusetts. Circa 480.000 acri della baia di New York dovrebbero essere messi all’asta per i parchi eolici nel febbraio 2022. BOEM

In qualità di geofisico marino, ho esplorato il potenziale dell’abbinamento delle turbine eoliche con la tecnologia che cattura l’anidride carbonica direttamente dall’aria e la immagazzina in serbatoi naturali sotto l’oceano. Insieme, queste tecnologie potrebbero ridurre i costi energetici della cattura del carbonio e minimizzare la necessità di condotte a terra, riducendo l’impatto sull’ambiente.

Catturare la CO2 dall’aria

Diversi gruppi di ricerca e startup tecnologiche stanno testando dispositivi di cattura diretta dell’aria in grado di estrarre l’anidride carbonica direttamente dall’atmosfera. La tecnologia funziona, ma i primi progetti finora realizzati sono costosi e ad alta intensità energetica.

I sistemi utilizzano filtri o soluzioni liquide che catturano la CO2 dall’aria soffiata attraverso di essi. Una volta che i filtri sono pieni, sono necessari elettricità e calore per rilasciare l’anidride carbonica e riavviare il ciclo di cattura.

Affinché il processo raggiunga emissioni nette negative, la fonte di energia deve essere priva di carbonio.

Il più grande impianto attivo di cattura diretta dell’aria oggi in funzione utilizza calore di scarto ed energia rinnovabile. L’impianto, in Islanda, pompa poi l’anidride carbonica catturata nella roccia basaltica sottostante, dove la CO2 reagisce con il basalto e si calcifica, trasformandosi in minerale solido.

Un processo simile potrebbe essere creato con le turbine eoliche offshore.

Se i sistemi di cattura diretta dell’aria fossero costruiti accanto alle turbine eoliche offshore, avrebbero una fonte immediata di energia pulita dall’eccesso di energia eolica e potrebbero convogliare l’anidride carbonica catturata direttamente allo stoccaggio sotto il fondale marino sottostante, riducendo la necessità di estesi sistemi di tubature.

Climeworks, un’azienda svizzera, ha 15 impianti di cattura diretta dell’aria che rimuovono l’anidride carbonica dall’aria. Climeworks

I ricercatori stanno attualmente studiando il funzionamento di questi sistemi in condizioni marine. La cattura diretta dell’aria sta iniziando a essere utilizzata sulla terraferma e la tecnologia dovrebbe essere modificata per il difficile ambiente marino. Ma la pianificazione dovrebbe iniziare ora, in modo che i progetti eolici siano posizionati per sfruttare i siti di stoccaggio del carbonio e progettati in modo da poter condividere le piattaforme, le infrastrutture sottomarine e le reti cablate.

Utilizzare l’energia eolica in eccesso quando non è necessaria

Per sua natura, l’energia eolica è intermittente. Anche la domanda di energia varia. Quando il vento riesce a produrre più energia di quella necessaria, la produzione viene interrotta e l’elettricità che potrebbe essere utilizzata viene persa.

Ad esempio, l’obiettivo dello Stato di New York è di avere 9 gigawatt di energia eolica offshore entro il 2035. Questi 9 gigawatt dovrebbero fornire 27,5 terawattora di elettricità all’anno.

Sulla base dei tassi storici di riduzione del vento negli Stati Uniti, si può prevedere un surplus di 825 gigawattora di energia elettrica all’anno con l’espansione dei parchi eolici offshore per raggiungere questo obiettivo. Supponendo che l’efficienza della cattura diretta dell’aria continui a migliorare e raggiunga gli obiettivi commerciali, questo surplus di energia potrebbe essere utilizzato per catturare e stoccare fino a 0,5 milioni di tonnellate di CO2 all’anno.

Questo se il sistema utilizzasse solo l’energia in eccesso che andrebbe sprecata. Se si utilizzasse più energia eolica, il potenziale di cattura e stoccaggio del carbonio aumenterebbe.

Diverse aree del Mid-Atlantic che sono state affittate per parchi eolici offshore hanno anche un potenziale di stoccaggio del carbonio sotto il fondo del mare. La capacità si misura in milioni di tonnellate metriche di CO2 per chilometro quadrato. Gli Stati Uniti producono circa 4,5 miliardi di tonnellate metriche di CO2 da energia all’anno. Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti e Battelle

Il Gruppo intergovernativo sui cambiamenti climatici ha previsto che nel corso del secolo dovranno essere rimosse dall’atmosfera da 100 a 1.000 gigatoni di anidride carbonica per mantenere il riscaldamento globale al di sotto di 1,5 gradi Celsius (2,7 Fahrenheit) rispetto ai livelli preindustriali.

I ricercatori hanno stimato che le formazioni geologiche del sottosuolo adiacenti agli impianti eolici offshore previsti sulla costa orientale degli Stati Uniti hanno la capacità di immagazzinare più di 500 gigatoni di CO2. È probabile che esistano anche rocce basaltiche in una serie di bacini sepolti in quest’area, che aggiungono ancora più capacità di stoccaggio e permettono alla CO2 di reagire con il basalto e solidificarsi nel tempo, anche se le indagini geotecniche non hanno ancora testato questi depositi.

Progettare entrambe le cose contemporaneamente fa risparmiare tempo e costi

I nuovi parchi eolici costruiti con la cattura diretta dell’aria potrebbero fornire energia rinnovabile alla rete e fornire energia in eccesso per la cattura e lo stoccaggio del carbonio, ottimizzando questo enorme investimento per un beneficio diretto sul clima.

Ma ciò richiede una pianificazione che inizi con largo anticipo rispetto alla costruzione. Avviare insieme le indagini geofisiche marine, i requisiti di monitoraggio ambientale e i processi di approvazione per l’energia eolica e lo stoccaggio può far risparmiare tempo, evitare conflitti e migliorare la gestione ambientale.