Il National Institute of Standards and Technology (NIST) ha sviluppato un nuovo sistema di test per il cattura-carbonio nella lotta contro il riscaldamento globale.
Più di 100 strutture progettate per rimuovere il biossido di carbonio (CO₂) dall'atmosfera sono in varie fasi di sviluppo in tutto il mondo. Negli Stati Uniti, il primo impianto di cattura diretta dell'aria (DAC) è stato aperto lo scorso autunno nel Nord della California. Il Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti sta finanziando quattro hub regionali DAC con miliardi di dollari come investimento iniziale.
Attualmente, il NIST mira a facilitare lo sviluppo di questa tecnologia emergente che l'Agenzia Internazionale dell'Energia (IEA) definisce una "tecnologia chiave" per contrastare il riscaldamento globale.
Gli scienziati del NIST hanno sviluppato un apparecchio di test ad alta precisione per valutare le prestazioni dei materiali, chiamati sorbenti, utilizzati negli impianti DAC per catturare e rimuovere il carbonio dall'aria.
L'apparecchio consentirà all'agenzia di sviluppare materiali di test di ricerca (RGTM) per l'industria DAC. Questi materiali di riferimento saranno testati nell'apparecchio e convalidati per rimuovere una certa quantità di CO₂ da una data quantità d'aria.
Le aziende avranno la possibilità di utilizzare i RGTM per calibrare le loro attrezzature, garantendo risultati analoghi a quelli del NIST quando testano i materiali dell'agenzia. Possono inoltre impiegare i materiali nel loro processo di ricerca e sviluppo, confrontando le prestazioni di rimozione del carbonio dei loro materiali con quelle del NIST.
"Il nostro test e i RGTM consentiranno una valutazione critica e imparziale dei nuovi materiali DAC emergenti e una comprensione più approfondita delle loro prestazioni", ha dichiarato il chimico di ricerca del NIST Sean McGivern. "Ci auguriamo che questo contribuirà ad avanzare nello sviluppo di misurazioni e standard per l'industria DAC."
Il riscaldamento globale è il risultato dell'accumulo di gas serra, tra cui il biossido di carbonio, il metano, il protossido di azoto e i composti fluorurati, nell'atmosfera. Questi gas assorbono radiazioni infrarosse, portando ad aumenti di temperatura vicino alla superficie terrestre.
Esistono metodi naturali per rimuovere il carbonio dall'aria, come la piantumazione di alberi e il ripristino del suolo. Tuttavia, gli scienziati ritengono necessari approcci aggiuntivi per combattere il riscaldamento globale.
Di solito, gli impianti DAC utilizzano grandi ventilatori per aspirare l'aria, che viene poi filtrata attraverso un filtro contenente i sorbenti. Quando riscaldato (o tramite un altro metodo), il materiale del sorbente rilascia, o desorbe, il carbonio. Il carbonio può essere sepolto in profondità nel terreno o riutilizzato per usi industriali come il cemento e i carburanti sintetici.
I sorbenti possono essere solidi o liquidi. L'apparecchio di test del NIST è destinato solo ai sorbenti solidi, come la resina a scambio ionico, la silice mesoporosa impregnata di polimeri (PIMS) e i framework metallo-organici (MOF).
L'impianto DAC appena costruito in California può rimuovere un massimo di 1.000 tonnellate metriche di CO₂ all'anno, equivalente a rimuovere circa 200 auto dalla strada. Ma entro il 2050, l'IEA prevede la costruzione di molti altri impianti DAC con la capacità combinata di rimuovere quasi 1 miliardo di tonnellate metriche di CO₂ all'anno.
"È necessario aumentare questa tecnologia di circa sei ordini di grandezza per avere l'impatto climatico necessario", afferma Pamela Chu, coordinatrice del Programma di Contabilità del Carbonio e Decarbonizzazione del NIST. "È necessaria più ricerca e sviluppo per rendere questa tecnologia efficiente ed economicamente sostenibile."
L'apparecchio di test del NIST, descritto per la prima volta nel 2023 nella rivista Industrial & Engineering Chemistry Research, è progettato per mettere alla prova i sorbenti solidi. Il chimico di ricerca Jeffrey Manion, che ha contribuito alla sua creazione, ha affermato che fornisce misurazioni tra le "migliori al mondo" per determinare "esattamente quanto bene il materiale assorbe il carbonio."
Per i RGTM, i primi dei quali sono attesi l'anno prossimo, i ricercatori del NIST testeranno sorbenti comunemente utilizzati nell'industria DAC.
Un RGTM è un materiale di riferimento in fase iniziale che può portare a un materiale di riferimento standard (SRM), che è più completamente caratterizzato e misurato e viene fornito con un certificato di analisi.
Elisabeth Mansfield, chimica di ricerca del NIST, ha detto che l'agenzia potrebbe eventualmente sviluppare SRM per i sorbenti DAC ma, in questo momento, sta lavorando per fornire all'industria in rapida crescita e altamente competitiva materiale di riferimento il più rapidamente possibile.
"Molte aziende stanno sviluppando attualmente nuovi tipi di sorbenti", ha detto. "Vogliono sapere se funzionano in laboratorio prima di scalare. Questi RGTM permetteranno loro di testare le loro attrezzature di laboratorio e dare loro fiducia nelle loro misurazioni."
fonte: NIST Develops New Testing System for Carbon Capture in Fight Against Global Warming
Glossario
- DAC (Direct Air Capture): Cattura diretta dell'aria, tecnologia per rimuovere il carbonio atmosferico.
- CO₂: Anidride carbonica, gas serra responsabile del riscaldamento globale.
- NIST (National Institute of Standards and Technology): Istituto nazionale degli standard e della tecnologia, ente statunitense di ricerca e sviluppo.
- IEA (International Energy Agency): Agenzia internazionale dell'energia, organizzazione intergovernativa che promuove politiche energetiche sostenibili.
- RGTM (Research-Grade Test Material): Materiale di test di alta qualità utilizzato per valutare le prestazioni dei sorbenti nella cattura diretta dell'aria.
- Sorbenti: Materiali utilizzati per catturare e rimuovere il carbonio dall'aria.
- SRM (Standard Reference Material): Materiale di riferimento standardizzato e certificato utilizzato per scopi di calibrazione e confronto.
- Carbon Accounting and Decarbonization Program: Programma per la contabilità del carbonio e la decarbonizzazione, focalizzato sul monitoraggio e sulla riduzione delle emissioni di carbonio.
