Analisi del ciclo di vita di una tecnologia per la cattura e stoccaggio di CO2

The Paris Agreement (2015) has set out an international goal to avoid dangerous impacts of global warming by limiting the temperature increase "well below 2°C", which requires a rapid and drastic reduction of greenhouse gas emissions in combination with a massive removal of CO2 from the atmosphere. In this thesis work, the Life Cycle Analysis methodology (LCA) is used to evaluate the environmental performance of CO2 capture and storage technology, Buffered Accelerated Weathering of Limestone (BAWL). The BAWL stores CO2 as bicarbonate ions in seawater by the use of micronized CaCO3 particles and Ca(OH)2. Two different applications of the technology are examined, assuming the capture and storage of 1 kgCO2 as the functional unit (FU) of the system. In the first case, CO2 comes from a gaseous stream generated by an external source, while in the second case from the production of Ca(OH)2 used to remove CO2 from the atmosphere through the process of Ocean Liming (OL). For both applications, the potential environmental impacts are calculated and compared for 4 different BAWL configurations in 16 impact categories, according to the Environmental Footprint methodology. BAWL configurations differ in terms of plant construction characteristics (length and depth of the pipeline into the sea) and CaCO3 particle size (10, 2 or 1 µm). The configuration with coarser particles and a longer and deeper pipeline is the lowest impacting in most of the impact categories and shows the highest efficiency of storage and remove CO2, equal to 39% and 10%. The largest contribution in all impact categories is derived from energy consumption, which is covered by a predominantly fossil energy system. Therefore, a sensitivity analysis is carried out assuming two different energy mixes based prevalently on renewable resources: a 100% renewable mix assumed in Italy in 2050 and a current mix in Norway. In both cases examined, all configurations achieve efficiencies above 75%.

Per limitare gli impatti del riscaldamento globale, con l’Accordo di Parigi (2015) si è posto a livello internazionale l’obiettivo di contenere l’aumento delle temperature “ben al di sotto di 2°C”, che richiede una rapida e drastica riduzione delle emissioni di gas climalteranti accompagnata da una rimozione ingente di CO2 dall’atmosfera. Questo lavoro di tesi valuta, attraverso la metodologia dell’Analisi del ciclo di vita, le prestazioni ambientali della tecnologia per la cattura e lo stoccaggio di CO2 Buffered Accelerated Weathering of Limestone (BAWL) che stocca CO2 sotto forma di ioni di bicarbonato in acque marine attraverso l’uso di CaCO3 micronizzato e di Ca(OH)2. Sono stati valutati gli impatti di due diverse applicazioni per la cattura e lo stoccaggio di 1 kgCO2, assunta come unità funzionale (UF) del sistema, proveniente nel primo caso da un flusso gassoso di una fonte esterna al sistema, nel secondo caso dalla produzione di Ca(OH)2 finalizzata a rimuovere CO2 dall’atmosfera attraverso il processo di alcalinizzazione degli oceani. Per entrambe le applicazioni sono stati determinati e confrontati i potenziali impatti ambientali in 16 categorie di impatto, in accordo alla metodologia Environmental Footprint, per 4 diverse configurazioni del BAWL differenti per caratteristiche impiantistiche (lunghezza e profondità della condotta in mare) e per le dimensioni delle particelle di CaCO3 (10, 2 o 1 µm). La configurazione con particelle più grossolane e una condotta più lunga e profonda risulta la meno impattante nella maggioranza delle categorie di impatto e mostra le migliori efficienze di stoccaggio e di rimozione, pari rispettivamente 39% e 10%. Il contributo maggiore in tutte le categorie di impatto è dovuto ai consumi energetici che sono soddisfatti da un sistema energetico prevalentemente fossile. È stata quindi svolta un’analisi di sensitività assumendo due diversi mix energetici prevalentemente da fonti rinnovabili: mix 100% rinnovabile ipotizzato in Italia nel 2050 e l’attuale mix in Norvegia. In entrambi i casi analizzati, tutte le configurazioni ottengono efficienze superiori a 75%.