Contributo alla riduzione dei gas serra.

Sono necessarie comunque attività di ricerca e sviluppo per migliorare il processo di trattamento secondario e terziario delle acque reflue per renderlo contemporaneamente economico e ad alta produttività per la crescita delle microalghe.

Integrazione con centrali termoelettriche per il sequestro di CO2

Lʼimpiego di CO2 nella fotosintesi rende le microalghe una possibile via per contenere le emissioni in atmosfera da parte di impianti di produzione di energia elettrica. Soluzioni come la Carbon Capture and Storage (CCS), come già discusso nel capitolo sul carbone, comportano un incremento del chilowattora prodotto del 75-100% in più rispetto ad una centrale a carbone tradizionale che non prevede questo processo.

Ecco perchè i siti in cui si trovano impianti di potenza possono passare da principali responsabili per lʼemissione di CO2 a main strategy per veicolare lo sviluppo di tecnologie appannaggio della biomassa microalgale. Queste sarebbero, infatti, in grado di assorbire la CO2 dei fumi di combustione, costituendo un metodo capace di azzerare le emissioni degli impianti alimentati da combustibili fossili. Il primo aspetto da sottolieneare è proprio la grande abbondanza di CO2 disponibile dagli impianti di potenza che può supplire alla bassa concentrazione di CO2 che è invece presente nellʼatmosfera.

La figura sottostante evidenzia tutte le fasi per una gestione perfetta di questa tecnologia.

Figura: schema per la coltivazione di biomassa microalgale con CO2 sequestrata nel processo di produzione di energia elettrica. Fonte: www.eni.com

In più, le microalghe, sono una possibile via per la rimozione di NOx rimuovendo lʼNO contenuto nei fumi (fino al 96% aumentando il tempo e lʼarea di contatto tra gas e liquido) impiegandolo quale fonte di azoto.

Il meccanismo risulta impeccabile se si considera che contemporanemente e con soluzione di continuità possiamo produrre: biocombustibili (biodiesel e bioetanolo) e nutrienti per il settore alimentare e farmaceutico; biogas per produrre energia elettrica dalla biomassa scartata a seguito dellʼestrazione di lipidi; CO2, a seguito della combustione di biogas per produrre energia elettrica, utilizzabile iniettandolo nella vasca per la coltivazione delle microalghe.

Definito il processo, da un punto di vista tecnico il trasferimento di CO2 è ottimizzato facendo gorgogliare il gas attraverso il liquido in un pozzetto posto poco a valle della ruota a pale che provvede al mescolamento del brodo di coltura. Per i gas di combustione da centrale elettrica, con concentrazioni dellʼ8-13% di CO2 rispetto allo 0,04% dellʼatmosfera, è necessario trasferire grandi quantità di gas, meglio se in controcorrente, per massimizzare lʼassorbimento del CO2 e ridurre il calo di pressione in corrispondenza dellʼorifizio.

Poiché le bolle salgono ad una velocità di 30 cm/s, simile alla velocità di flusso del liquido nella vasca, affinché il trasferimento sia efficiente il pozzetto non deve essere troppo profondo. Dovrebbe essere possibile unʼefficienza di trasferimento dellʼ80-90% per i gas di combustione155_.

Secondo uno studio del U.S. Department of Energy, per eliminare totalmente i circa 4 milioni di tonnellate prodotte annualmente da una centrale elettrica di 500 MW è necessario un vivaio da circa 8.000 ettari con unʼefficienza di assorbimento della CO2 del 90%156.

155 _{Treccani, op. cit.}

Secondo i dati forniti da una ricerca dellʼEni, sarebbero invece necessari 5.000 ettari a fronte della stessa quantità di anidride carbonica catturata157_.

Di seguito vengono riportati dati sullʼefficienza e la quantità di CO2 catturata per un sistema allʼaperto di 6.000 ettari di estensione.

Tabella: dati sulla quantità di CO2 catturata e iniettata nei bacini per la coltivazione di microalghe in funzione dellʼefficienza di assorbimento da parte del brodo di coltura. Fonte: D. Stepan et al., 2002.

Lʼenergia richiesta per pompare i gas di combustione nelle vasche di alghe limita la distanza consentita tra la centrale elettrica e le vasche stesse, che devono essere collocate in prossimità lʼuna alle altre.

Unʼalternativa ai gas di combustione, in cui abbiamo anche la presenza di SO2 da neutralizzare per non danneggiare le microalghe, sarebbe catturare il CO2 dai gas di combustione e concentrarlo in CO2 puro al 100%, per poi rifornire la vasca di coltivazione. Ciò costerebbe decisamente meno che utilizzare il CO2 dei gas di combustione, per via dei costi inferiori delle tubazioni e delle strutture di trasferimento. Inoltre, consentirebbe di immagazzinare CO2 durante la notte per poi utilizzarlo durante il giorno, con un incremento del fattore di utilizzazione complessivo158_.

Benché i problemi relativi a rifornimento, trasferimento e utilizzo del CO2 siano complessi e sia necessario ulteriore lavoro, la conclusione raggiunta sulla base della ricerche e degli studi fin qui effettuati è che questo processo Biomassa algale: trattamento di acque reflue e sequestro di CO2

157 _{P. Pedroni, G. Lamenti, G. Prosperi, L. Ritorto, G. Scolla, F. Capuano,Enitecnologie R&D}

Project On Microalgae Biofixation Of CO2: Outdoor Comparative Tests Of Biomass Productivuty Using Flue Gas CO2 From a NGCC Power Plant, Environmental Technology Research Center.

non altera i valori di crescita e produttività delle microalghe e soprattutto determina un abbattimento consistente dei gas serra, fra cui la CO2.

La sfida futura è pertanto quella relativa alla realizzazione di processi industriali che rendano economicamente e logisticamente realizzabile il sequestro e la riconversione in biomassa algale della CO2 emessa da centrali termoelettriche o altre sorgenti di emissione. La fattibilità tecnica ed economica dipende da alcuni fattori quali la zona in cui è situato lʼimpianto di potenza, le condizioni di catturae il problema logistico del trasporto ai siti di coltivazione. Ecco perchè unʼanalisi di questo tipo deve essere valutata caso per caso.