Fossil fuels Carbon capture and storage

1. Luci ed ombre dei combustibili
fossili
mercoledì 14 marzo 2012, aula 110
lez. 2, Seminario di Energetica, ITIS G. Marconi (Vr), dott. Riccardo Maistrello

2. Breve storia del petrolio
 Il primo ricorso al petrolio avviene per
l‟illuminazione („800)
 In pochi decenni oltre 200 suoi derivati
vengono utilizzati per gli usi più svariati
(cosmetici, lubrificanti, cere etc.)
 A inizio „900 i prodotti più richiesti sono
nafta e benzina, ancora oggi principali
carburanti per l‟autotrazione
 Con l‟utilizzo per il riscaldamento e la
generazione elettrica il petrolio arriva a
coprire il 50% del fabbisogno primario di
energia mondiale (anni „60)
 Negli ultimi 60 anni è stato affiancato da
nucleare e gas (ed anche carbone, che
alcuni davano per spacciato) che ne
hanno eroso le storiche “quote di
mercato”. In termini assoluti il consumo di
petrolio è però sempre cresciuto.
Seminario di Energetica – ITIS Marconi (VR) – dott. R. Maistrello

3. Il petrolio oggi
 Il petrolio è rimasto
fino ad oggi
insostituibile in un
settore
fondamentale:
quello dei trasporti
 L‟avvento dell‟auto
elettrica e il
potenziamento delle
linee ferroviarie AV
potrebbero
finalmente affossare Consumo finale
la potenza energia (mondo) – IEA
incontrastata di di Energetica – 2010Marconi (VR) – dott. R. Maistrello
Seminario ITIS

4. Seminario di Energetica – ITIS Marconi (VR) – dott. R. Maistrello
Pregi del petrolio
 Disponibile in abbondanza, nel passato
e nel presente (e nel futuro?)
 Facile ed economico da trasportare
 Centinaia di derivati utilissimi (medicinali,
candele, carburanti, solventi, plastiche, gomme etc.)
 Densità energia/potenza elevatissima
 Economico, a fasi alterne (e non
ultimamente!)

5. Difetti del petrolio
 Esauribilità (è solo questione di tempo)
 Estremamente inquinante
 Distruttivo per l‟ambiente in caso di
incidente (p.e. incidenti petroliere)
 Responsabile (non unico) dell‟effetto serra e
del surriscaldamento globale (teoria)
 Prezzo volatile ed imprevedibile
L‟OMS stima che l‟inquinamento atmosferico causi oltre 2
milioni di morti ogni anno. Trasporti, industrie e centrali
termoelettriche sono le principali responsabili delle
emissioni mortali.
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6. Il petrolio sta finendo?
 Difficile dirlo! Prima o poi finirà, ma quando?
 È da più di 100 anni che si pronostica l‟esaurimento
dei pozzi in anni differenti (anni „20, anni „80, 2000…)
ma ogni volta le previsioni vengono smentite dai fatti
e posticipate.
 Gli studi attuali concordano sul fatto che NON SI SIA
ANCORA RAGGIUNTO IL PICCO DI PRODUZIONE.
 Vengono inoltre costantemente scoperti nuovi
giacimenti e nuove tecnologie estrattive che
permettono di aumentare e massimizzare l‟estrazione
dai giacimenti, anche da quelli già dismessi.
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7. “Ghiaccio bollente – I nuovi pozzi
dell‟Artico”
 Lo scioglimento dei ghiacci artici (- 50% dal 1950)
rende accessibili nuovi giacimenti prima
irraggiungibili… e comincia una nuova corsa all‟oro
nero.
 Nel Mar Artico, US Geological Survery stima:
◦ 90‟000‟000 barili petrolio
◦ 47‟000‟000‟000 m3 gas naturale
Tecnologie via via migliori permettono di cercare il petrolio
sempre più in profondità, soprattutto nei mari e negli oceani
finora poco esplorati
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8. Stime attuali (2010)
 Esaurimento petrolio: 60 anni
(riserve provate 2006 = 38 anni)
 Esaurimento gas naturale: 80 anni
(riserve provate 2006 = 63 anni)
 Esaurimento carbone: 160 anni
(riserve provate 2006 = 147 anni)
→Ma in realtà è impossibile saperlo, la nostra storia
recente è costellata da previsioni grossolane ed errate,
le variabili in gioco sono troppe: aumento della
popolazione e dei consumi procapite, aumento dei
rendimenti e delle efficienze, nuovi trasporti, nuove
tecnologie esplorative/estrattive, stabilità geopolitica
etc.
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9. L’età della pietra non è finita perché sono finite le
pietre e l’età del petrolio non finirà perché è finito il
petrolio.
Ahmed Zaki Yamani (ministro petrolio Arabia Saudita)
Fosse per me, metterei i miei soldi sull’energia solare. Che
fonte di energia! Spero che non dovremo aspettare che
petrolio e carbone finiscano per metterci mano.
Thomas Alva Edison (inventore)
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10. Carbone pulito… si può?
 L‟era dei combustibili fossili non terminerà a causa della loro
scomparsa. Un‟inversione tecnologica (e culturale) dovrà
avvenire prima dell‟esaurimento delle risorse “sporche” che oggi
utilizziamo per produrre energia, con gravi danni per l‟ambiente e
per la nostra salute.
 Sostituire oggi con risorse rinnovabili e meno inquinanti quelle
esauribili non è però possibile, e forse non lo sarà nemmeno in
futuro per una serie di questioni tecnico-economiche: densità
energia/potenza, volatilità dell‟approvvigionamento ed ore
equivalenti di funzionamento, etc.
 Negli ultimi decenni ha cominciato a farsi largo un‟idea:
continuare ad utilizzare le fonti fossili ma catturare gli inquinanti
prodotti dalla loro combustione, segregandoli in depositi
geologici a prova sicuri.
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11. Carbon Carbon
Capture
Capture
&
& Sequestratio
Storage n
Cattura
e sequestro
dell‟anidride
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carbonica Marconi (VR) – dott. R. Maistrello

12. Come funziona?
1. Separazione dell’anidride carbonica dal
combustibile, prima o dopo la combustione.
2. Concentrazione della CO2 e compressione a
pressioni altissime.
3. Trasmissione via gasdotto a giacimenti esauriti o
acquiferi salini.
4. Iniezione nel giacimento, che ne diventa la “tomba”.
5. Monitoraggio costante delle condizioni di
stoccaggio della CO2 per prevenire perdite e
fuoriuscite.
Seminario di Energetica – ITIS Marconi (VR) – dott. R. Maistrello

13. Caratteristiche del giacimento
 Sito a grande profondità (almeno 800
metri):
◦ distanziamento dalle falde acquifere potabili;
◦ CO2 a stadio supercritico (intermedio gas/liquido);
 Costituito da rocce e minerali porosi, che
possano assorbire la CO2, circondati da
strati rocciosi impermeabili che ne
impediscano la fuga.
 Iniettare CO2 (o altre sostanze, p.e. acqua)
ad alta pressione in giacimenti già sfruttati
può permettere di estrarre altro petrolio:
questo avviene già dagli anni ‟70, negli USA
per esempio. di Energetica – ITIS Marconi (VR) – dott. R. Maistrello
Seminario

14. Estrazione del petrolio
 Oggi nel mondo si riesce ad estrarre
non più del 40% del greggio presente
in un giacimento, e già questo risultato
è ottenuto iniettando gas o acqua in
pressioni elevate.
 L‟iniezione di CO2 innalza questo
limite!
 Iniettare CO2 aiuta anche a
recuperare più metano dai giacimenti
di gas.
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15. Un giro per il mondo…
 Il primo progetto su scala commerciale risale al ‟96
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(ancora attivo, Mare del Nord, Sleipner, Norvegia).
◦ 1‟000‟000 tonnellate CO2 sequestrata ogni anno
Natural gas produced at the Sleipner West field naturally contains about 9.5% CO2,
which has to be removed to get the gas to saleable /vendibile/ quality. Instead of
venting the separated CO2 to the atmosphere, where it would add to the greenhouse
problem, Statoil, the operators of the field, and their partners decided to inject it down
a 3 km-long well and store it in a porous and permeable reservoir rock called the
Utsira Sand.
About a million tonnes of CO2 per year is prevented from entering the atmosphere in

16. Marconi (VR) – dott. R. Maistrello Weyburn Carbon Dioxide Sequestration Project
(Stati Uniti)
Seminario di Energetica – ITIS
Since September 2000, carbon dioxide (CO2) has been transported
from the Dakota Gasification Plant in North Dakota through a
320-km pipeline and injected into the Weyburn oilfield in
Saskatchewan, Canada. The CO2 has given the Weyburn field,
discovered 50 years ago, a new life: 155 million gross barrels
of incremental oil are slated to be recovered by 2035 and the
field is projected to be able to store 30 million tonnes of CO2 over
30 years. CO2 injection began in October of 2005…
Molto bello ma nel gennaio
2011 si è diffuso il panico a
seguito del ritrovamento di
animali morti ed una
insolita diffusione di alghe.
Le prime indagini hanno
fatto pensare a fughe di
CO2 dai giacimenti
sotterranei, ma non ci
sono ancora dati definitivi.

17. Problema 1: costa troppo
 E‟ tutto molto interessante e ad uno stato di
avanzamento tecnologico notevole: negli USA ci
sono già 2500 km di gasdotti dedicati al solo
trasporto di CO2 e si sequestrano in media 30 milioni
di tonnellate/anno.
MA il sequestro della CO2 costa moltissimo, catturarla
dalle numerosi fonti che la producono e separarla dagli
altri inquinanti è costosissimo (circa 50-60 $/ton –
2006).
Occorrerebbe sviluppare grosse economie di scala:
producendo moltissima CO2 diverrebbe più economico
trattarla, processarla e stoccarla in profondità →
paradosso!
Seminario di Energetica – ITIS Marconi (VR) – dott. R. Maistrello

18. Problema 2: sarà sicuro?
Marconi (VR) – dott. R. Maistrello
Seminario di Energetica – ITIS
MA ci sono forti dubbi sulla sicurezza del processo.
Davvero l’anidride carbonica così stoccata non
fuoriuscirà… mai?
C’è un parallelismo con la questione delle scorie
nucleari: esistono giacimenti realmente affidabili a
prova di attentati, terremoti, tsunami, eruzioni e
sconvolgimenti climatici?
O è un po’ come nascondere la polvere sotto il tappeto,
per risolvere apparentemente un problema sul
momento, destinato a non ci sono state50-100 anni
Finora ripresentarsi tra fughe
magari? accertate, i giacimenti oggi utilizzati
avevano già stoccato per migliaia di
anni prodotti più difficili da trattenere
della CO2, come il gas metano… ma il

19. Futuro
 Grandi aspettative su CCS (IPCC, ONU, UE etc.)
come soluzione parziale (non si può catturare tutta
la CO2 emessa da infinite sorgenti puntiformi)
 Sperimentazioni su scala commerciale, anche in
Italia:
◦ Impianto CCS Enel
http://www.youtube.com/watch?v=LEfsCxbmJYE
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20. Fonte:
Con tutta l’energia possibile, Leonardo Maugeri,
S&K
Enel video
AmbientEnergia nr. 1,
Dicembre/Gennaio 2012
L‟editore srl