Impianto Mammoth: Alzare l’Asta per le Tecnologie di Cattura Diretta dell’Aria

Il Dipartimento dell’Energia del governo degli Stati Uniti definisce l’importante compito di Direct Air Capture technology come una “forma di rimozione dell’anidride carbonica che preleva CO2 dall’aria ambientale, o stagnante. La CO2 separata può quindi essere immagazzinata permanentemente in profondità sotterranea, oppure può essere convertita in prodotti.”

Secondo le stime disponibili, la dimensione del mercato della cattura diretta dell’aria dovrebbe registrare una crescita fenomenale negli anni a venire, da oltre US$23.59 milioni nel 2022 a oltre US$614.07 milioni nel 2028. Ciò corrisponde a un CAGR di oltre il 72%, una crescita di quasi 30 volte in sei anni.

Ma cosa alimenta questa crescita per le tecnologie DAC? Rimuovere l’anidride carbonica serve a ridurre la temperatura globale. L’anidride carbonica trappola il calore assorbendo la luce solare che si riemette dalla superficie terrestre sotto forma di onde infrarosse. A differenza dell’ossigeno e dell’azoto, che non interferiscono con le onde infrarosse, l’anidride carbonica assorbe l’energia infrarossa.

Nel contesto di questo processo di assorbimento, l’energia infrarossa subisce vibrazioni e viene riemessa in tutte le direzioni. Circa la metà di quell’energia si disperde nello spazio, mentre l’altra metà ritorna sulla Terra sotto forma di calore, contribuendo al “effetto serra”, secondo gli scienziati.

Rimuovere l’anidride carbonica dall’atmosfera ci aiuterebbe a eliminare l’imminente minaccia del riscaldamento globale, l’aumento della temperatura a livello mondiale.

Sebbene esistano molti modi per combattere questa minaccia, la cattura diretta dell’aria si distingue per i suoi vantaggi in termini di impatto sulle risorse della Terra.

Ad esempio, l’uso di energia in questa tecnica non è ‘trascurabile’. Secondo le stime, raggiungere una capacità di cattura di 7-9 milioni di tonnellate all’anno negli Stati Uniti entro il 2030 richiederebbe lo 0,3-0,4% della produzione elettrica attuale degli USA.

Questa tecnologia non richiede l’occupazione di terreni agricoli. Il suo consumo d’acqua potrebbe diminuire notevolmente con lo sviluppo di sistemi DAC a sorbente solido.

I benefici dei sistemi DAC e il loro potenziale per il pianeta hanno ispirato molti a sviluppare soluzioni DAC innovative e ottimizzate. Recentemente, un’azienda che ha costantemente svolto un lavoro encomiabile in questo settore è Climeworks. Più recentemente, ha lanciato la sua ultima struttura: Mammoth.

Nei prossimi segmenti, esamineremo di cosa tratta la struttura, che, situata in Islanda, si dice sia circa dieci volte più grande dell’impianto predecessore di Climeworks a Orca.

Impianto Mammoth di Climeworks: Cosa Prevede di Raggiungere?

L’obiettivo principale della creazione della Mammoth facility era soddisfare la crescente domanda di più progetti DAC. L’azienda afferma che la nuova struttura l’aiuterà a scalare la sua capacità ‘da migliaia di tonnellate a decine di migliaia all’anno—un traguardo importante sulla strada verso una capacità di megatonni entro il 2030 e di gigatoni entro il 2050.’

Prima di approfondire come Climeworks intende realizzare questo compito, esaminiamo alcuni ulteriori aspetti operativi per comprendere meglio il contesto della sua scala e ambizione.

Il progetto è attualmente in commissione e continua con la sua visione di ramp-up. Situata a Hellisheidi, Islanda, la capacità annuale della struttura, secondo il progetto, potrebbe raggiungere fino a 36.000 tonnellate di CO₂. Sebbene la struttura, al livello più elementare, fornisca esperienza ingegneristica e operativa per il 10x scaling di Climeworks, aggiunge valore contribuendo a sviluppare la catena di fornitura e portando al mercato capacità aggiuntiva di rimozione del carbonio di alta qualità.

La struttura ha iniziato i lavori 18 mesi fa, precisamente il 28 giugno 2022. Attualmente, l’azienda riferisce che l’infrastruttura dell’impianto è operativa con successo, con il 90% dei sistemi funzionanti, incluso quello del partner di stoccaggio Carbfix.

“Basandoci sulle curve di scaling più riuscite, raggiungere un gigatone entro il 2050 significa fornire a scala di megatone entro il 2030. Nessuno ha mai costruito ciò che stiamo costruendo nel DAC, e siamo sia umili che realistici nel ritenere che il modo più sicuro per avere successo sia far funzionare la tecnologia nel mondo reale il più rapidamente possibile e distribuirla in modo incessante.”

“Avere l’infrastruttura di base in luogo e operativa in soli 18 mesi è una prova della capacità di Climeworks di scalare rapidamente, con cicli di sviluppo fulminei, sul suo percorso verso una capacità di gigatoni entro il 2050.”

Ma come intende percorrere questa strada da megatone a gigatone? Proviamo a capire.

Come Funzionerà l’Impianto?

L’impianto Climeworks Mammoth dispone di una sala di lavorazione al centro, utilizzata per processare e condizionare l’anidride carbonica catturata prima della sua sequestro sotterraneo. Il processo prevede la purificazione e la condensazione della CO₂ prima che venga disciolta in acqua e sequestrata sottoterra da Carbfix, dove si trasformerà in pietra mediante il metodo di mineralizzazione. Oltre alle unità operative, la sala di lavorazione includerà anche sale di controllo, uffici e un centro visitatori.

In proporzione alla capacità prevista, l’impianto Mammoth avrà 72 contenitori raccoglitori per catturare CO₂ dall’aria, mentre Orca ne comprende otto.

Inoltre, l’impianto Mammoth ospita anche una sala di manutenzione che mira a migliorare l’efficienza quando è necessario effettuare lavori di manutenzione.

“Illustra molto bene l’approccio di Climeworks nel guidare l’industria DAC: accelerazione continua mentre si danno vita agli standard operativi più rigorosi.”

Molte altre aziende sono altrettanto attive nel campo del DAC. Nei segmenti successivi, discuteremo un paio di queste aziende.

#1. Aircapture

Il funzionamento unico di Aircapture prevede l’installazione di unità modulari di Direct Air Capture (DAC) nei siti di produzione dei clienti, creando una fornitura diretta di CO2 pulita nel loro processo produttivo. L’azienda afferma che la commercializzazione dell’anidride carbonica atmosferica è emersa come la soluzione più efficace e scalabile per migliorare l’ambiente e l’economia.

Ha adottato un approccio iper‑locale al suo funzionamento, che mitiga i rischi della catena di fornitura ed elimina l’impronta di carbonio del mercato tradizionale. Tra i fattori che rendono Aircapture distintiva vi sono la maggiore affidabilità, standard di qualità migliorati, costi ridotti e prodotti più puliti con emissioni notevolmente ridotte.

Le soluzioni formulate da Aircapture la rendono pronta per il mercato in una serie di scenari applicativi, tra cui la produzione di bevande, l’agricoltura in serra e altro. Ad esempio, è in grado di produrre CO2 liquida di grado bevanda con basso contenuto di ossigeno a vari volumi e programmi di produzione.

Può aiutare a sostituire la materia prima ad alta intensità di emissioni necessaria per produrre carburanti sintetici con anidride carbonica di alta qualità e pulita. Aircapture assiste anche nella produzione di CO2 presso le strutture dei clienti, aiutandoli a soddisfare il loro ciclo di domanda giornaliera e a migliorare i rendimenti delle colture.

La CO2 di Aircapture è iniettabile permanentemente in blocchi di calcestruzzo o calcestruzzo pronto, migliorando gli standard dei metodi di stagionatura attuali.

Come il progetto Mammoth, Aircapture è anche coinvolta nello svolgere studi ed esperimenti che sfruttano il calore di scarto e l’energia decarbonizzata per sequestrare geologicamente l’anidride carbonica dall’atmosfera.

Infine, la CO2 liquida di Aircapture è anche convertibile in ghiaccio secco, che soddisfa le esigenze dei clienti al dettaglio, dei trasporti e della logistica. Il ghiaccio secco è noto per facilitare la spedizione di merci deperibili e per altri usi industriali.

Ad aprile 2022, Aircapture, insieme all’azienda di conversione della CO2 OCOchem e ad altri partner, ha vinto un $2.93 milioni di contributo dal Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti per progettare e ingegnerizzare un impianto integrato di cattura e conversione della CO2 co‑locato presso lo stabilimento Nutrien di Kennewick Fertilizer Operations a Kennewick, Washington.

“La nostra tecnologia modulare, in loco, che preleva CO2 dall’aria e la inserisce direttamente nei processi di produzione dei nostri clienti affronta le sfide climatiche fornendo valore ai nostri clienti ed è perfettamente adatta a questo progetto con Nutrien.”

#2. Greenlyte Carbon Technologies

Un’altra azienda che ha svolto un lavoro notevolmente valido nello spazio DAC è Greenlyte Carbon Technologies. Fondata nel 2022 da due serial entrepreneur e da un ricercatore DAC altamente esperto, Greenlyte, con sede a Essen, attinge ampiamente dal suo ecosistema circostante che comprende università tecniche di punta e giganti globali dei settori chimico, industriale ed energetico.

Nell’anno operativo 2022-23, Greenlyte ha completato la costruzione del primo prototipo a ciclo continuo e del dimostratore DAC da 100 tonnellate.

La sua visione per il futuro include la costruzione di un’operazione robusta, efficiente e redditizia su una scala significativa entro il 2027. Entro il 2035, l’azienda vuole completare il compito di ‘platformizzazione’, rendendo realtà operazioni robuste, efficienti e redditizie su una scala significativa. E entro il 2050, Greenlyte intende scalare la sua produzione annua a 100 MT e diventare leader globale nel campo dei DAC.

Uno dei principali vantaggi di Greenlyte che la rende un caso adatto per la leadership nel DAC è il suo processo a basso consumo energetico e a basso CAPEX per la cattura e l’utilizzo dell’anidride carbonica. Il gas proviene specificamente dai flussi di gas, ossia dall’aria ambientale. La successiva conversione di CO2 e idrogeno porta alla derivazione di idrocarburi che aggiungono valore al processo e rendono la tecnologia redditizia.

Greenlyte ottimizza ulteriormente la sua tecnologia adottando un approccio completamente ciclico, in cui l’assorbente usato viene rigenerato nell’elettrolisi e successivamente utilizzato per l’assorbimento. Diversi benchmark di processo, tra cui l’assorbimento in una soluzione di sorbente liquido, la precipitazione come bicarbonato di idrogeno e la desorbimento mediante elettrolisi, sono coperti da brevetti di Greenlyte.

Nel marzo 2024, Greenlyte Carbon Technologies ha chiuso un round pre‑serie A da €10,5 milioni. Oltre alla ampia partecipazione di tutti gli investitori, ovvero Earlybird Venture Capital, Green Generation Fund, Carbon Removal Partners e il membro del consiglio Dr. Udo Jung, Partech si è unita al gruppo di investitori.

Il finanziamento convalida la trazione che Greenlyte ha recentemente ottenuto sotto forma di partnership e accordi di off‑take ad alto valore. L’azienda ha vinto due contributi dal Fondo Europeo per lo Sviluppo Regionale e ha ora raccolto oltre €20 milioni in equity e sovvenzioni combinate dalla sua nascita 18 mesi fa.

Spiegando l’importanza dei fondi raccolti, Florian Hildebrand, CEO e co‑fondatore di Greenlyte, ha dichiarato: Con i nuovi fondi, potremo far crescere il nostro team da 30 a 50 persone, consentendoci di svolgere lo sviluppo tecnologico e il deployment in parallelo con il nostro rapido go‑to‑market, accelerare la nostra scalabilità e ridurre i costi più rapidamente. Il round è la prova della nostra ambizione di costruire rapidamente un leader globale nel DAC.

Il Futuro con Tecnologie di Cattura Diretta dell’Aria più Efficienti

I governi di tutto il mondo hanno riconosciuto i benefici delle tecnologie di Direct Air Capture. Di conseguenza, hanno iniziato a sostenere e incoraggiare i progetti DAC nel miglior modo possibile.

Ad esempio, il Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti ha assegnato a tre dei suoi uffici, Fossil Energy and Carbon Management, Clean Energy Demonstrations e l’Advanced Research Projects Agency‑Energy, il compito di supportare la ricerca, lo sviluppo e la dimostrazione della cattura diretta dell’aria. Questa ricerca ha molteplici aspetti, tra cui l’esplorazione della scienza e della tecnologia dietro i materiali, i prodotti chimici e i processi biochimici e geologici associati alla cattura, conversione e sequestro della CO2.

Una delle iniziative più popolari in questo ambito è stata l’iniziativa Carbon Negative Shot—una chiamata all’innovazione nei percorsi di rimozione dell’anidride carbonica che catturerà CO2 dall’atmosfera e la immagazzinerà su scala di 1 miliardo di tonnellate per meno di $100 per tonnellata metrica netta di CO2‑equivalente.

Sforzi come questi, combinati con gli investimenti nel settore privato, aiuteranno sicuramente a fare progressi significativi non solo alzando l’asticella, ma anche rendendola accessibile all’industria e ai produttori di anidride carbonica in tutto il mondo.

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