Gas Serra – Identificare e Riutilizzare il Metano

I gas serra sono estremamente importanti per rendere il nostro pianeta abitabile. Tuttavia, l’alta concentrazione di questi gas intrappolanti il calore sta ora aumentando significativamente la temperatura della superficie terrestre, portando al riscaldamento globale e al cambiamento climatico.

Mentre l’anidride carbonica è il più importante gas serra antropogenico, il metano (CH4) è molto più potente. Questo gas relativamente a breve durata intrappola 80 volte più calore rispetto al CO2 in un periodo di due decenni. Secondo il Programma delle Nazioni Unite per l’Ambiente, dai tempi preindustriali, il metano ha rappresentato circa il 30% del cambiamento climatico.

Questo secondo gas serra più abbondante è il componente principale del gas naturale e del biogas.

Il metano è incolore, inodore e altamente infiammabile. Il metano naturale si trova sotto terra, con le zone umide che ne costituiscono la fonte più grande. Si trova anche sotto il fondale marino, sotto il ghiaccio antartico e negli oceani. Questo gas è prodotto anche dai vulcani così come dalla decomposizione di materia vegetale e animale.

Un importante contributore al rilascio di metano nell’ambiente sono le attività umane, che includono discariche, attività agricole, bestiame, letame, estrazione di carbone e produzione di petrolio e gas.

Quando viene emesso nell’aria, il metano reagisce in modi pericolosi. Non solo rilascia emissioni di anidride carbonica attraverso l’ossidazione, ma contribuisce anche alla formazione dell’ozono. In questo modo, diminuisce la qualità dell’aria, portando a morti premature negli esseri umani, riduzione dei raccolti e problemi di salute negli animali.

Negli esseri umani, questo potente gas serra può anche causare problemi come asma, malattie cardiovascolari e aumento del rischio di ictus. L’avvelenamento da gas metano, nel frattempo, può portare a asfissia.

Alti livelli di metano possono anche causare problemi come perdita di memoria, linguaggio impastato, nausea, arrossamento, mal di testa, vomito, cambiamenti d’umore e problemi visivi. Nel frattempo, il contatto con metano liquefatto rilasciato sotto pressione può provocare congelamento.

Dato l’effetto nocivo del metano, c’è stato un maggiore focus sulla migliore quantificazione e sulla drastica riduzione dell’inquinamento da metano per prevenire i peggiori impatti climatici.

Emissioni di Metano dal Letame Molto Più Elevate

Il bestiame da allevamento è una fonte importante di emissioni di metano dall’agricoltura. Secondo la stima attuale dell’Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC), rappresenta dal 12% al 14,5% di tutte le emissioni di gas serra di origine antropica.

Gli inventari nazionali delle emissioni di gas serra riportano nel frattempo che le emissioni provenienti direttamente dai sistemi digestivi degli animali (fermentazione enterica) sono da tre a nove volte superiori a quelle derivanti dalla gestione del letame, inclusi lo stoccaggio e la diffusione di liquami e letame. Tuttavia, le emissioni di questi due casi potrebbero essere molto più vicine al 50:50.

Secondo nuove ricerche, però, le reali emissioni di metano dai serbatoi di liquame nelle aziende lattiero-casearie potrebbero essere fino a cinque volte più elevate di quanto suggeriscano le statistiche ufficiali.

Condotto dall’Università di East Anglia (UEA) e da un’associazione senza scopo di lucro, l’International Fugitive Emissions Abatement Association (IFEAA), lo studio si basa su calcoli di due aziende lattiero-casearie in Inghilterra.

La ricerca suggerisce che i calcoli ‘Tier 2’ attualmente utilizzati dai paesi per riportare annualmente le loro emissioni all’IPCC potrebbero non essere solidi, da qui la sottostima.

Le misurazioni delle emissioni dai laghi di liquame sono state analizzate dai ricercatori durante il 2022-23. Per catturare il metano, sono state utilizzate coperture ermetiche per racchiudere i laghi di liquame, dimostrando che generano molto più CH4 di quanto suggerito in precedenza.

Secondo i risultati, l’emissione reale era di 145 kg per vacca all’anno in una fattoria e 198 kg per vacca all’anno nell’altra. Questo è da 3,8 a 5,2 volte più alto rispetto al valore ufficiale esistente di 38 kg per vacca riportato nell’Inventario Nazionale del Regno Unito.

Mentre la metodologia internazionale standard sembra sottostimare le emissioni di metano dallo stoccaggio di liquame, la ricerca afferma che oggi disponiamo della tecnologia che può aiutare a “trasformare questo problema in un’opportunità di business”. Il metano può effettivamente essere facilmente catturato e poi utilizzato come alternativa al combustibile fossile, creando anche “una fonte di reddito aggiuntiva per le fattorie”.

Sottolineando l’enorme potenziale di trasformare quel metano in una fonte di energia rinnovabile, il Professor Neil Ward del Tyndall Centre for Climate Change Research presso l’UEA ha osservato che l’uso del metano come combustibile può aiutare gli agricoltori a ridurre le bollette energetiche e a diventare energeticamente indipendenti.

Catturare e trasformare il metano emesso in biogas potrebbe far risparmiare a una fattoria lattiero-casearia di dimensioni medie circa £52.500 sui costi del carburante. In totale, questo risparmio potrebbe superare i £400 milioni per il settore lattiero-caseario.

La tecnologia esistente può catturare il gas, e il suo utilizzo nei branchi lattiero-caseari dell’UE potrebbe ridurre le emissioni di circa il 5,8% del budget necessario per limitare il riscaldamento globale a 1,5°C, secondo la ricerca.

La significativa sottostima delle emissioni della gestione del letame significa che non solo le stime sono inaccurate, ma anche le priorità riguardo alle opzioni di riduzione possono essere distorte.

Questa ricerca rappresenta quindi un appello urgente all’azione e a ulteriori lavori per comprendere meglio le emissioni di metano dalla gestione del letame.

– Prof Ward

Quindi, la ricerca raccomanda al governo di aumentare i finanziamenti per le coperture dei laghi di liquame così come per le attrezzature di lavorazione del gas, oltre a introdurre agevolazioni fiscali per gli investimenti nella catena di approvvigionamento per il recupero e l’uso del metano e a semplificare il processo di pianificazione e autorizzazione.

La tecnologia esiste per catturare, processare e utilizzare il metano attualmente perso nell’atmosfera e che contribuisce all’accumulo di gas serra, e appare economicamente promettente soprattutto se può essere implementato un quadro di incentivi per gli investimenti di capitale nelle fattorie, accompagnato da supporto normativo.

– Prof Penny Atkins, CEO of IFEAA

Ridurre le emissioni di metano, nel frattempo, secondo George Eustice, presidente dell’IFEAA ed ex Segretario di Stato per l’Ambiente, l’Alimentazione e gli Affari Rurali, è “critico per il percorso verso il Net Zero”. Dato che il metano è un gas serra potente ma a breve durata, ridurre le emissioni può anche aiutare a limitare l’aumento della temperatura globale a 1,5 gradi.

Con ciò, lo studio ha concluso che il contributo collettivo di CH4 dalla gestione del letame nelle fattorie lattiero-casearie è notevole e che ci sono vantaggi significativi nell’agire prima piuttosto che più tardi per limitare le emissioni.

L’Impronta di Carbonio del GNL è Anch’Essa Molto Più Elevata

Uno studio recente della Cornell afferma nel frattempo che l’impronta di carbonio del gas naturale liquefatto (GNL) è molto peggiore, del 33% più alta rispetto al carbone quando si considerano anche la sua lavorazione e il trasporto.

Durante l’estrazione, la lavorazione, il trasporto e lo stoccaggio del GNL, vengono rilasciati CH4 e CO2, e queste emissioni rappresentano circa la metà della sua impronta totale di gas serra.

Analizzando il confronto dell’impatto atmosferico di diversi gas serra, si rivela che l’impronta di carbonio del GNL è un terzo più grande del carbone su un periodo di due decenni. Anche su una scala temporale di un secolo, l’impronta di carbonio del GNL è pari o supera ancora il carbone.

Sia il gas di scisto che il gas naturale sono dannosi per il clima, secondo l’autore dello studio Robert Howarth, ma il GNL è “peggiore”. Mentre il GNL è prodotto dal gas di scisto, il processo richiede il superraffreddamento (meno 260 gradi Fahrenheit) per portarlo allo stato liquido e poi l’uso di grandi petroliere per trasportarlo al mercato, e tutto ciò richiede energia.

Questo modo di trasporto ha un costo ambientale. Le petroliere moderne con motori a due o quattro tempi hanno emissioni di CO2 inferiori rispetto alle navi a vapore, e bruciano GNL durante lo stoccaggio e il trasporto, facendo sì che il CH4 fuoriesca nei gas di scarico.

Per quanto riguarda le petroliere alimentate a vapore, emettono quasi nessun metano nei loro gas di scarico. E questo può compensare, in parte, le loro emissioni più elevate di CO2.

Le emissioni di metano delle petroliere, secondo lo studio, variano dal 3,9% all’8,1%, a seconda della nave. Durante il processo di liquefazione del gas naturale, questo si avvicina all’8,8% del totale quando si utilizza il potenziale di riscaldamento globale.

Secondo lo studio, il tipo di petroliera ha relativamente poca influenza sull’impronta di gas serra del GNL poiché sono più efficienti dal punto di vista del carburante e, di conseguenza, hanno emissioni di CO2 più basse ma una maggiore perdita di metano nei loro scarichi.

Parlando dell’effetto della velocità di una petroliera sulle emissioni, l’autore osserva che velocità più lente portano a efficienze notevolmente maggiori, riducendo sia le emissioni di CO2 che di CH4. Il documento affermava:

Tuttavia, le emissioni delle petroliere rappresentano una piccola parte del totale per il GNL.

Sono le emissioni a monte e a medio corso del gas di scisto quelle più responsabili dell’impronta di carbonio del gas naturale liquefatto che gli Stati Uniti esportano.

Il CO2 derivante dalla combustione finale del gas naturale liquefatto contribuisce in realtà solo al 34% dell’impronta totale di gas serra (GHG) del gas naturale liquefatto, mentre le emissioni di metano a monte e a medio corso sono responsabili del 38% delle emissioni totali di GNL. Aggiungendo le emissioni di CO2 dall’energia utilizzata per produrre il GNL, le emissioni totali a monte e a medio corso costituiscono in media il 47% dell’impronta totale di GHG del GNL. Secondo Howarth:

Quasi tutte le emissioni di metano avvengono a monte quando si estrae il gas di scisto e lo si liquefa. Questo è tutto amplificato solo per portare il gas naturale liquefatto sul mercato.

Ciò significa che il gas naturale liquefatto “sempre” ha un’impronta climatica più grande rispetto al gas naturale, e con ciò, “finisce per essere sostanzialmente peggiore del carbone”.

Secondo la ricerca, questi risultati hanno implicazioni per la produzione di gas naturale liquefatto negli Stati Uniti, attualmente il più grande esportatore mondiale. Sebbene la nazione avesse vietato l’esportazione di GNL, ha revocato il divieto nel 2016 e da allora le esportazioni sono aumentate drasticamente. Nel 2023, gli Stati Uniti hanno rappresentato il 21% di tutto il trasporto globale di GNL, e il presidente Biden ha posto solo una moratoria su queste crescenti esportazioni all’inizio di quest’anno.

Inoltre, quasi tutto l’aumento della produzione di gas naturale negli Stati Uniti nell’ultimo decennio proviene dal gas di scisto. La produzione di gas di scisto insieme alla liquefazione per produrre GNL e il successivo trasporto del GNL è ad alta intensità energetica, contribuendo in modo significativo alla sua impronta di gas serra.

Quindi, mentre i governi di tutto il mondo chiedono un rapido allontanamento dai combustibili fossili, incluso il gas naturale, come parte della loro politica climatica globale, il gas naturale liquefatto ha un’impronta di carbonio molto più alta rispetto al gas naturale. Howarth ha detto: “Porre fine all’uso del GNL dovrebbe essere una priorità globale”.

Pertanto, passare dal carbone al GNL non è la soluzione, secondo Howarth, a causa della necessità di ingenti spese infrastrutturali. Raccomanda di utilizzare le risorse finanziarie per costruire un futuro senza combustibili fossili il più rapidamente possibile, come approccio molto migliore.

Un’Altra Potente Alternativa: Usare il Gas Metano per Minare BTC

Con il mining di Bitcoin che affronta critiche per la sua natura ad alta intensità energetica, la conversione del gas metano dai rifiuti animali in energia rappresenta un approccio innovativo e proattivo per mitigare le emissioni di gas serra.

Questa combinazione di mining di BTC con la cattura del metano consente di trasformare queste emissioni in una fonte preziosa per tecnologie all’avanguardia invece di contribuire al riscaldamento globale.

Dato che i miner di Bitcoin possono operare praticamente da qualsiasi parte del mondo, ciò apre opportunità anche per i siti di discarica più isolati, remoti e trascurati. Le discariche sono una fonte importante di metano. Negli Stati Uniti, sono la terza più grande fonte di emissioni di metano di origine umana.

Le aziende di mining di Bitcoin possono catturare il metano dai rifiuti delle discariche e poi convertirlo in elettricità per alimentare i loro rig di mining, trasformando efficacemente tutti questi rifiuti in una risorsa preziosa.

Un altro modo in cui i miner di Bitcoin possono sfruttare questa energia è installare operazioni di mining vicino a giacimenti petroliferi, dove il metano è spesso bruciato a causa della mancanza di infrastrutture per il suo utilizzo. Catturando questo gas, i rifiuti e l’inquinamento possono essere ulteriormente ridotti.

Un progetto di questo tipo offre altri vantaggi, inclusa la monetizzazione del metano direttamente in loco senza richiedere investimenti costosi, il che significa una rapida implementazione e generazione di entrate. Con un investimento minimo, i miner di Bitcoin possono accedere a fonti di energia rinnovabile a basso costo e ridurre la loro dipendenza dalle reti elettriche locali, convertendo il gas nocivo in energia.

In questo modo, Bitcoin può contribuire a promuovere una transizione verso fonti di energia più pulite e sostenibili. Nel frattempo, i miner di Bitcoin possono operare in modo sostenibile, posizionando la rete come un potenziale beneficio ambientale.

Chainergy è un’azienda che ha lavorato attivamente alla conversione del gas metano in energia per minare Bitcoin. Questa mossa ha anche fornito all’azienda l’accesso all’elettricità a un prezzo competitivo e ha consolidato la sua presenza nel mercato energetico.

Crusoe Energy Systems è un’altra azienda che cattura le emissioni di metano di scarto dalle operazioni di petrolio e gas e le utilizza per alimentare i data center di mining di Bitcoin. Nel 2021, ExxonMobil (XOM ) ha collaborato con Crusoe per utilizzare il gas in eccesso da uno dei suoi giacimenti petroliferi per minare Bitcoin.

#1. Mara Digital Holdings

Questa azienda di mining di Bitcoin ha esplorato soluzioni energetiche sostenibili e off-grid e, per questo, ha collaborato con vari fornitori di energia. Una di queste iniziative include sperimentare l’uso del gas metano proveniente dalle discariche per alimentare le proprie operazioni.

Nel novembre 2023, ha annunciato una partnership con Nodal Power, che sviluppa e gestisce asset di energia rinnovabile, per lanciare il suo progetto di mining di BTC nello Utah. Questo progetto pilota da 280 kW è interamente alimentato da gas metano di discarica ed è già pienamente operativo. Il CEO di Marathon, Fred Thiel, all’epoca ha dichiarato:

In Marathon, cerchiamo costantemente modi innovativi per diversificare le nostre operazioni, ridurre i costi energetici e sfruttare gli aspetti unici del mining di Bitcoin per migliorare gli ambienti in cui operiamo.

Catturando il CH4 emesso dalle discariche e poi convertendolo in elettricità per alimentare i miner di Bitcoin dell’azienda, Thiel ha osservato, rende Marathon “unicamente posizionata per aiutare a convertire questo gas nocivo in una fonte produttiva di energia pulita e rinnovabile”.

Le azioni della società (MARA: NASDAQ) sono attualmente scambiate a $16, in calo del 31,93% dall’inizio dell’anno (YTD) rispetto all’aumento del 61,4% del valore di Bitcoin nello stesso periodo, mentre viene scambiata intorno a $62.300. Con una capitalizzazione di mercato di $4,70 miliardi, Mara ha un EPS (TTM) di 1,73, un P/E di 9,22 e un ROE (TTM) del 26,26%.

La scorsa settimana, uno dei più grandi miner di Bitcoin quotati in borsa al mondo ha riportato aggiornamenti non verificati per settembre, durante i quali ha aumentato il suo tasso di hash energizzato a 36,9 EH/s, un salto del 5% rispetto al mese precedente. L’azienda prevede di raggiungere 50 EH/s entro la fine dell’anno. Nel frattempo, la produzione di BTC è aumentata del 5% a 705 BTC.

Siamo orgogliosi di aver superato un marathon di bitcoin HODL a settembre e attualmente abbiamo quasi 27.000 BTC nel nostro bilancio.

– CEO Fred Thiel

Mara ha inoltre presentato una dichiarazione al Climate Disclosure Project (CDP), sostenendo il suo “impegno per la trasparenza ambientale e la responsabilità aziendale”.

Conclusione

Il cambiamento climatico continua a essere una sfida pressante poiché la temperatura media globale aumenta a un ritmo di 0,175 °C ogni decennio. Un contributore significativo a questo riscaldamento attuale è il metano (CH4), che causa un riscaldamento molto più elevato rispetto al CO2.

Mentre la riduzione delle emissioni di metano dalla produzione di bestiame è stata vista come un problema difficile, come abbiamo riportato, può effettivamente avere un impatto grande e rapido sulla riduzione del riscaldamento offrendo al contempo opportunità economiche da utilizzare come alternativa ai combustibili fossili. Inoltre, la conversione del metano dai rifiuti animali in energia per il mining di BTC rappresenta un’altra soluzione unica e redditizia che affronta la natura ad alta intensità energetica del mining di Bitcoin trasformando tutti i rifiuti in valore economico. Questi sforzi possono aprire efficacemente la strada verso un futuro sostenibile.