CO2 supercritica

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Sii Super Critico Nei Confronti Dell'hype Della CO2 Supercritica

Di gran lunga il più grande utilizzatore è l'industria dei combustibili fossili, che vogliono moltiplicarne l'uso per ordini di grandezza per perpetuare la loro attività.

La CO2 supercritica sta avendo di nuovo un momento di splendore, almeno dal mio punto di vista, certamente strano. Il Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti sta ancora una volta promuovendo l'uso della sostanza nella generazione di energia termoelettrica. La folla della cattura e del sequestro del carbonio sta promuovendo i gasdotti di CO2 supercritica come la risposta alla realtà che bruciare combustibili fossili produce CO2 che è 2-3 volte la massa e 450 volte o più il volume dei combustibili. E viene utilizzato nel settore tessile e per estrarre interessanti elementi erboristici da piante di alto valore che sono legali in molte giurisdizioni. Diamine, è anche nelle pompe di calore.

Fasi Della Materia
C'è molto da scoprire qui, quindi torniamo al 19° secolo per capire cos'è la CO2 supercritica. No, torniamo agli antichi greci. E per essere chiari, è del tutto probabile che gli antichi cinesi e gli antichi arabi lo capissero in modo indipendente e forse prima degli europei, ma le storie in lingua inglese sono state scritte da europei, quindi vivremo con questa versione della storia. (Se qualcuno ha riferimenti a scienziati non europei e a fasi della materia, per favore me lo faccia sapere. Adoro le belle storie di invenzioni parallele.)

Gli esseri umani sanno praticamente da sempre che l'acqua e il ghiaccio sono la stessa cosa, con la differenza che c'è il calore. L'estate e l'inverno con ghiaccio e scioglimento sono fenomeni piuttosto evidenti, e gli esseri umani sono stati abbastanza intelligenti da ricordare e capire le cose per probabilmente 450.000 anni. I gas hanno richiesto molto più tempo per essere compresi come un altro stato della materia. I Greci lo sapevano e pensavano erroneamente che, essendo l'acqua in grado di esistere in tre stati, tutto nell'universo fosse probabilmente fatto di essa.


Ci vuole molto calore per cambiare la fase del ghiaccio in acqua. La temperatura del ghiaccio o di qualsiasi solido aumenta fino a quando non arriva al punto in cui si trasformerà in un liquido, e poi rimane lì a quella temperatura mentre viene aggiunto sempre più calore fino a quando alla fine diventa un liquido. Idem per l'acqua che si trasforma in vapore. L'acqua arriva al punto di ebollizione e non diventa più calda. Rimane lì a quella temperatura per molto tempo, assorbendo più calore, fino a quando non inizia il cambiamento di fase e il vapore inizia a gorgogliare.

Molta della fisica iniziale presupponeva che l'aumento della temperatura fosse lineare tra ghiaccio, acqua e vapore e molta fisica è stata riscritta quando le persone sensate hanno iniziato a misurarlo. Quindi abbiamo tre stati della materia, e l'energia è un indicatore che qualcosa di insolito sta accadendo. Gli scienziati amano le cose insolite, gli ingegneri non tanto.

E gli scienziati hanno anche capito che la pressione aveva molto a che fare con questo. Pressioni più elevate significavano che l'acqua si trasformava in vapore solo a temperature molto più elevate. Idem il contrario, quindi chiunque provi a preparare una tazza di tè caldo in cima al Monte Everest ottiene invece una tazza tiepida. E c'era una temperatura critica al di sopra della quale nessuna quantità di pressione costringerà un gas a trasformarsi in un liquido e anche questo è stato scoperto.

Un sacco di lavoro ha avuto a che fare con i gas ideali rispetto a quelli reali, che è esattamente quello che sembra. Un gas ideale è un ipotetico costrutto matematico inserito in equazioni per vari scopi. Un gas reale è quello che esiste realmente e ha particelle e forze all'interno e tra le particelle. Di nuovo una realtà incasinata.

Materia supercritica
Che qualcosa di strano stesse accadendo è stato osservato all'inizio del XIX secolo, quando un barone stava facendo esperimenti e ha trovato la stranezza, ma non è stato spiegato o spiegabile fino a più tardi. Allo stesso modo, il chimico e fisico Thomas Andrews ha fatto una serie di esperimenti che hanno portato a fluidi supercritici alla fine del XIX secolo.

Nello stesso periodo, dal 1820 al 1873 circa, furono fatti una serie di esperimenti, teoria e matematica molto interessanti. Gibbs, Maxwell e van der Waals, giganti della fisica, si occupavano di questo, facendo esperimenti, creando teorie e testando equazioni. Nel 1873 Van der Waals finì con un'equazione che suggeriva l'esistenza di un quarto stato della materia che era sia un gas che un liquido al di sotto della temperatura critica. Vero per ogni forma di materia, tra l'altro. Questo valse a van der Waals il premio Nobel nel 1910.


Il quarto stato della materia, che è sia liquido che gassoso, è lo stato supercritico. Quando parliamo di CO2 supercritica, stiamo parlando di CO2 che è stata portata con cura alla giusta combinazione di temperatura e pressione per passare a questo strano stato della materia.

Diagrammi di fase
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Diagramma di fase per la CO2 del Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti

Ne sono seguite molte sperimentazioni e quantificazioni. Sono stati creati molti diagrammi di fase, come quello per la CO2 di cui sopra. Un diagramma di fase dice semplicemente che quando la temperatura e la pressione cambiano lentamente, una forma specifica di materia si sposterà in un nuovo stato, e qual è quello stato. Se si tratta di soluzioni o leghe, i diagrammi di fase sono diversi rispetto alla materia che li compone, spesso profondamente diversi in modi molto strani e utili. Le terre rare producono leghe con altri metalli che consentono percentuali piuttosto assurde delle nostre moderne tecnologie elettroniche, elettriche e digitali, per esempio.

In realtà c'è una terza dimensione in questo grafico che esiste nelle tabelle. È la dimensione della densità della CO2 supercritica. Man mano che ci si sposta verso l'alto verso destra, la CO2 supercritica diventa effettivamente più densa. Questo è il motivo per cui il diagramma ha 83,8 bar (quasi esattamente un'atmosfera a livello del mare, ma in metrico), perché è una pressione un po' più alta. La densità può cambiare abbastanza radicalmente con l'aumentare, così che a circa tre volte la pressione e la stessa temperatura, può passare da 161 kg per metro cubo a 941 kg per metro cubo. Si comporta come un gas in questo senso, ma molto più denso.

Gli ingegneri erano improvvisamente felici perché le cose strane avevano delle spiegazioni, e quando gli veniva chiesto potevano progettare un kit per spostare la materia in questo stato e mantenerla in quello stato. Tutt'altro che un lavoro banale, tra l'altro, ma l'ingegneria, il non capire cosa diavolo stesse succedendo, stabilire una teoria e la matematica per questo, scoprire che la teoria e la matematica erano sbagliate mille volte e alla fine ottenere teoria, matematica ed esperimenti tutti d'accordo senza alcun frode. O almeno non molto, perché c'è sempre la fisica quantistica e la teoria della relatività ristretta a rovinare le cose.


La domanda è diventata: a cosa serviva questa roba? Ci sono luoghi in cui esiste naturalmente, come intorno alle bocche termiche sul fondo dell'oceano, ma in generale sembrava più una stranezza che qualcosa di sfruttabile. Ma come la famosa colla debole di 3M che ha generato miliardi di post-it, intorno al 1970 le persone hanno iniziato a capirlo.

Come si produce CO2 supercritica?
Ma prima di arrivare a cosa serve, parliamo di come viene prodotto e mantenuto. Questo è importante, come vedrai.

Per ottenere CO2 supercritica, è necessario aumentare lentamente sia la pressione che la temperatura fino a raggiungere quel punto supercritico. Questo viene fatto aumentando lentamente la pressione con l'energia. Man mano che la pressione della maggior parte dei gas aumenta, diventano più caldi. Allo stesso modo, man mano che la pressione diminuisce, diventano più freddi. Questo vale per la CO2. Non è vero per l'idrogeno, che diventa più caldo man mano che si espande, una delle tante, molte sfide termiche con la gestione dell'idrogeno che fa digrignare i denti e strappare i capelli agli ingegneri adulti.

Quell'aumento di calore significa che devi rimuovere parte del calore. Quindi devi ripetere il ciclo. Devi ottenere CO2 fino a 74 atmosfere e 31° Celsius. La pressione è l'equivalente di circa 6,4 metri o circa 21 piedi sott'acqua. Non è estremo, ma non è banale. Il numero ottimale di cicli di compressione dal punto di vista dell'efficienza energetica risulta essere da sei a sette. In questo modo si ottiene la creazione iniziale di CO2 supercritica a 90 kWh per tonnellata di sostanza, assumendo CO2 a temperatura ambiente a pressione atmosferica normale.

https://cleantechnica.com/files/2023/11/DALL%C2%B7E-2023-11-08-08.40.07-A-detailed-schematic-of-a-six-stage-CO2-compression-device-designed-to-produce-supercritical-CO2.-The-diagram-should-show-six-compression-chambers-con.png
ChatGPT e DALL-E hanno generato l'immagine di uno schema di un dispositivo di compressione della CO2 a sei stadi progettato per produrre CO2 supercritica.


Se non ti preoccupi tanto dell'efficienza energetica, puoi usare meno cicli e più refrigerazione, e ci sono tecnologie alternative che possono essere utilizzate per la compressione, ovviamente. Il punto chiave è 90 kWh per tonnellata di CO2 supercritica.

E ricordate quel po' di come renderlo più denso. Ebbene, tre volte la pressione è tre volte l'energia per la compressione e tre volte l'energia per rimuovere il calore che viene creato. Nessun pranzo gratis con questo.

A cosa serve la CO2 supercritica?
Ora arriviamo agli anni '70. Non solo discoteca, moquette e foto imbarazzanti dei tuoi parenti più anziani, ma usi reali della CO2 supercritica, in particolare il caffè.

Per nessuna ragione che mi sia mai stata chiara, lo scienziato tedesco Kurt Zosel ha inventato il caffè decaffeinato. Il processo utilizza CO2 supercritica. Questo è uno dei casi in cui la dualità gas e liquido dei fluidi supercritici diventa utile. Poiché si comporta come un gas, può fluire attraverso i chicchi di caffè. Poiché si comporta come un liquido, può fare una soluzione con la caffeina e poi continuare a fuoriuscire di nuovo dai chicchi, portando con sé la caffeina. E non porta con sé nessuno degli aromi che danno al caffè il suo odore e il suo sapore, solo la caffeina. Quindi la CO2 si trasforma in un gas e scompare, lasciando dietro di sé la caffeina. Poi, naturalmente, le persone vendono caffè senza caffeina in un mercato e mettono la caffeina in bevande energetiche per un altro mercato. Hack pulito.

Questo strano trucco è ampiamente utilizzato per estrarre varie sostanze da varie piante per il riconfezionamento. Se stai pensando alla cannabis e agli integratori a base di erbe, hai perfettamente ragione. È anche ampiamente utilizzato nel lavaggio a secco, dove è molto meno problematico dei prodotti chimici tradizionali. In entrambi i casi, i sistemi tendono ad essere chiusi, dove la CO2 non va da nessuna parte. Viene trasformata in CO2 supercritica, utilizzata per estrarre le sostanze chimiche necessarie, trasformata in gas per lasciare dietro di sé le sostanze chimiche, quindi filtrata per eliminare eventuali residui, ritrasformata in CO2 e riutilizzata.

Sempre più spesso, la CO2 supercritica si trova nelle pompe di calore e nelle unità di refrigerazione. La pompa di calore ad acqua calda CO2 di Sanden è in realtà una pompa di calore a CO2 supercritica, che sfrutta la fisica per un trasferimento di calore molto efficiente.

I volumi non sono enormi. Una grande unità di estrazione di cannabinoidi potrebbe elaborare 1.000 kg di materiale vegetale in 24 ore e spingere 22 kg di CO2 supercritica attraverso il sistema ogni minuto. Una pompa di calore potrebbe contenere un chilogrammo di CO2.

Miglioramento del recupero del petrolio e del fracking
E poi c'è il grosso problema, ottenere più petrolio e gas dai giacimenti sfruttati. La CO2 viene pompata fuori dal terreno in un luogo dove le condizioni geologiche ne hanno messo un mucchio, ripulita dall'acqua e dalle impurità sufficienti per essere utile, quindi trasformata in CO2 supercritica e convogliata ai pozzi petroliferi.

Gli Stati Uniti lo stanno facendo molto più di qualsiasi altro paese, parte del motivo per cui sono passati dall'essere un paese affamato di petrolio sotto il controllo dell'OPEC negli anni '70 al più grande esportatore di petrolio al mondo oggi. Sì, nel caso non lo sapessi, gli Stati Uniti producono più petrolio dell'Arabia Saudita, circa 7 milioni di barili al giorno in più, ovvero circa il 50% in più rispetto alla produzione saudita.

Non sorprende che gli Stati Uniti abbiano di gran lunga la più grande rete di gasdotti di CO2, circa 2.600 km dei 3.000 km globali. Il più lungo è di poco più di 800 km, o 500 miglia.

Dei 230 milioni di tonnellate di CO2 utilizzate a livello globale, circa 90 milioni di tonnellate vengono utilizzate per l'estrazione di petrolio. Non esattamente il tipo di economia circolare a cui si pensa normalmente, anche se ExxonMobil e altri cercano di far finta che lo sia. È un po' un gioco di conchiglie per estrarre CO2 dal sottosuolo in un posto, pomparla di nuovo sottoterra in un altro, estrarre un mucchio di petrolio che, se usato come previsto, si trasforma in molta più CO2, e poi affermare di essere virtuoso.

Sequestro del carbonio
Le menti più acute avranno pensato al futuro e avranno visto per cos'altro l'industria dei combustibili fossili vuole usarlo. Esatto, catturare la CO2 dalla combustione di combustibili fossili o dall'aria, renderla supercritica, convogliarla in qualche deposito geologico sotto il mare o nel sottosuolo, e pomparla lì per rimanere sepolta per sempre.

Funzionerà? Una specie di. L'ingegneria funziona tutto. L'industria sta già producendo circa 50 milioni di tonnellate di CO2 supercritica negli Stati Uniti, convogliandola per centinaia di chilometri e mettendola sottoterra. Tutto questo funziona ed è dimostrato e dimostrato, il che è parte del motivo per cui l'industria si sente male quando la gente dice che non funziona.


Ma torniamo a un po' di quantificazione. La CO2 è una merce a buon mercato quando arriva dal sottosuolo in grandi volumi, da 30 a 50 dollari per tonnellata. L'industria dei combustibili fossili non utilizza l'elettricità per alimentare i suoi compressori per la maggior parte, ma il gas naturale o il petrolio. Ha ancora bisogno di 90 kWh di energia, ma la ottiene da combustibili fossili molto meno efficienti. L'energia termica rispetto all'energia meccanica è nell'ordine del 30%, ma nessuno nel settore se ne preoccupava perché usavano il proprio prodotto in piccole quantità ed era economico.

Questo è uno dei tanti luoghi nel flusso di valore dell'estrazione, della lavorazione, della raffinazione e della distribuzione di combustibili fossili in cui i combustibili fossili vengono bruciati per creare ancora più gas serra. Chiaramente questo non è adatto per una cattura e un sequestro del carbonio anche solo lontanamente virtuosi, quindi dovranno passare a più tecnologie di cattura del carbonio o utilizzare l'elettricità che potrebbe essere impiegata per qualcosa con un valore economico effettivo.

Ma facciamo un po' più di quantificazione. Prendiamo solo i 50 milioni di tonnellate annuali su 2.500 chilometri di oleodotti negli Stati Uniti. Sembra molto, ma è sotto le 6.000 tonnellate all'ora in 2.500 km di dozzine di oleodotti.

Facciamo finta che quei 50 milioni di tonnellate vengano trasformati in CO2 supercritica con l'elettricità. Quanto costerebbe? A 90 kWh per tonnellata e il prezzo industriale medio dell'elettricità negli Stati Uniti nel 2023 a poco meno di 10 centesimi, si trasformerebbe in circa 9 dollari per tonnellata o poco meno di 450 milioni di dollari per la creazione iniziale della sostanza.

Ma aspetta un attimo. Una delle proprietà interessanti della CO2 supercritica è che può variare radicalmente in densità con variazioni di temperatura o pressione piuttosto piccole. Per evitare che le condutture esplodano, il contenuto deve essere mantenuto al di sopra dei 31° Celsius e di una pressione di 74 atmosfere. Questo è peggio del gas naturale o degli oleodotti, dove vengono utilizzate pompe extra per mantenere la roba in movimento, e se uno si guasta, tutto ciò che accade è che il movimento è più lento.

Con una tubazione a CO2 supercritica, le pompe del compressore sono necessarie per versare più energia nel fluido al fine di mantenere la sua temperatura e la sua pressione nella giusta zona. E a causa di questa sensibilità alla temperatura, le tubazioni devono essere isolate. Ne derivano maggiori costi.

Il costo di costruzione di un gasdotto a CO2 supercritica negli Stati Uniti un decennio fa era di circa 30 mila dollari per 2,5 centimetri di diametro per chilometro di distanza percorsa. Il gasdotto medio degli Stati Uniti ha un diametro di circa 0,8 metri. La matematica suggerisce che il costo del capitale dei gasdotti CO2 negli Stati Uniti si è avvicinato ai 24 miliardi di dollari. Ammortizzato su una durata di vita di 30 anni, si trasforma in circa $ 16 in più per tonnellata di CO2 in aggiunta ai $ 9 per tonnellata per la produzione di base di CO2 supercritica.

Quindi siamo fino a $ 25 dollari per tonnellata di costo senza effettivamente ottenere la CO2 da qualsiasi parte o metterla da nessuna parte. Ci sono più costi? Sì, questi compressori bruciano energia per mantenere la CO2 nell'intervallo di temperatura e pressione supercritica. Dato il requisito, sembra che le stazioni booster potrebbero non esistere su gasdotti inferiori a 100 km, ma certamente esisteranno su gasdotti più lunghi. Questi compressori non devono immettere tutta l'energia, ma almeno il 10%.

Alla lunghezza media degli Stati Uniti di 400 chilometri, si tratta di tre stazioni di richiamo o giù di lì, e un altro 30% di fabbisogno energetico. Chiamiamoli altri 3 dollari per tonnellata di CO2. Si tratta di 28 dollari per tonnellata di CO2 supercritica solo per comprimerla e trasportarla. Non importa prenderlo o usarlo.

E queste sono brevi distanze dalle grandi riserve geologiche di CO2 ai pozzi petroliferi sfruttati. Questi sono anche i costi del livello più basso di temperatura e compressione, e quindi della densità. Vuoi più densità? Di conseguenza, il costo dell'energia triplo e tre volte il costo dell'energia, portando il costo totale per tonnellata potenzialmente oltre i 50 dollari.

Distanze e scale reali per la cattura del carbonio
Naturalmente, la CO2 non viene magicamente generata vicino ai pozzi di petrolio e gas, tranne che dall'industria che estrae petrolio e gas. E non si avvicina neanche lontanamente alle concentrazioni dei depositi geologici esistenti. Ed è 2-3 volte la massa dei combustibili fossili bruciati nella sua creazione.

Confrontiamo e contrastiamo un po'. Gli Stati Uniti hanno oltre 5 milioni di chilometri di oleodotti che trasportano petrolio greggio, gas naturale, benzina e diesel. Il petrolio greggio tende ad essere il più grande, spesso oltre un metro di diametro. La benzina e il diesel tendono ad essere i più piccoli, forse 0,2 metri. La mediana è di circa mezzo metro.

Date le diverse densità di energia, con il gas naturale che ha una densità inferiore alla CO2 normale, per non parlare della CO2 supercritica, non farò altro che fare un po' di matematica su questo. Ma portare la CO2 supercritica alle densità energetiche di petrolio, benzina e diesel richiede livelli di energia di 50 dollari per tonnellata, o oleodotti che sono una combinazione di diametro molto più grande o molto di più. La CO2 supercritica di base, pari a 164 kg per metro cubo, è circa cinque volte meno densa del petrolio o del carbone.


Diamo una pausa alla rete dei combustibili fossili e supponiamo di togliere la metà per ridondanza di considerare petrolio vs diesel e benzina. E un'altra metà del resto per la minore densità del gas naturale. Quindi ipotizziamo una riduzione del consumo di combustibili fossili solo per le fonti puntuali fisse come gli impianti di estrazione di petrolio e gas, gli oleodotti e i gasdotti e le centrali elettriche a carbone, petrolio e gas. Chiamatelo 20% della domanda. Quindi moltiplicalo per 2,5 a causa della massa di CO2 2-3 volte superiore a quella dei combustibili fossili bruciati nella sua creazione. Oh, e poi raddoppiarlo perché la fonte di CO2 non è convenientemente vicina ai siti di sequestro come lo è con il recupero del petrolio potenziato.

Quindi siamo a meno del 10% dei combustibili fossili utilizzati in questo mitico stato finale di cattura e sequestro del carbonio, sfruttando i miracoli della CO2 supercritica. Quanto costerebbero solo i gasdotti e la CO2 supercritica?

Avremmo bisogno di circa il 25% dei 5,1 milioni di chilometri di oleodotti che sono stati costruiti negli ultimi 150 anni nel paese, ovvero circa 1,3 milioni di chilometri. Si tratta di una quantità di CO2 supercritica circa 500 volte superiore a quella esistente oggi. Ipotizzando lo stesso rapporto di costi degli attuali 2.600 km di gasdotto, la costruzione costerebbe circa 12 trilioni di dollari. I costi operativi sarebbero nella stessa fascia. E no, le attuali condutture per altre sostanze non sono riutilizzabili per la CO2 supercritica.

Tutto per qualcosa che possiamo evitare del tutto costruendo energie rinnovabili, trasmissione e stoccaggio ed elettrificando l'uso dell'energia.

A proposito, tutto questo presuppone CO2 secca che non è corrosiva, non CO2 umida che è molto corrosiva. Di conseguenza, aggiungi molti costi energetici per rimuovere il vapore acqueo dalla CO2 prima della compressione.

Pericoli delle condutture a CO2 supercritica
C'è qualcosa oltre all'assurdo costo di costruzione e funzionamento delle condutture per questo elegante fluido/gas che ci farebbe riflettere? Beh, sì. Se qualcosa va storto, come uno dei compressori booster è scollegato o si rompe, o qualcuno accidentalmente fa andare un camioncino in una conduttura, o lo fora accidentalmente con una terna, o un sollevamento del gelo lo rompe, o un numero piuttosto elevato di condizioni di guasto, faremmo meglio a sperare che sia dove non vivono persone.

Quando la CO2 supercritica fuoriesce, si trasforma rapidamente in CO2, espandendosi molto e diventando molto fredda. Il freddo non è particolarmente preoccupante, ma il gas stesso lo è. Vedete, la CO2 allo stato gassoso è più pesante dell'aria che respiriamo. Fino a quando non si mescola con l'aria normale, è a una concentrazione molto più alta e molto più vicina alla purezza.

La combinazione significa che quando c'è una perdita di CO2, si accumula nelle aree più basse. Sai, come le valli e le valli in cui vivono molte persone. Alla fine si diffonde, ma nel sito della perdita c'è un problema.

Perché? Ebbene, gli esseri umani non possono respirare CO2. E anche le auto a combustione interna, che ancora dominano le nostre strade, hanno bisogno di ossigeno. Le persone svengono e potenzialmente muoiono. L'auto di nessuno inizierà a tirarli fuori dalla loro zona di pericolo a meno che non abbiano una Tesla, e non sarà d'aiuto a meno che non abbiano abilitato la guida autonoma completa e riescano a impostarla prima di svenire. E i mezzi di emergenza non possono entrare.

Concentrazioni superiori al 10% possono causare convulsioni, coma e morte. Può causare danni agli organi e al cervello di lunga durata nei sopravvissuti.

Suona terribilmente allarmista, ne sono sicuro. Stai dicendo a te stesso, questo ragazzo sta scrivendo fantasy, non saggistica.

Bene, lascia che ti presenti Satartia, Mississipi. È un piccolo villaggio sul lato est dello stato. Una volta era fiorente, e ora ha solo poche centinaia di persone nell'area circostante. E ha un gasdotto di CO2 supercritica che lo attraversa.

Il 22 febbraio 2020, un sabato soleggiato dopo alcune settimane di pioggia, una frana perfettamente tipica ha rotto l'oleodotto. Sì, un'altra condizione di errore. La CO2 supercritica al suo interno è praticamente esplosa, perché si è trasformata da un liquido denso in un gas molto non denso praticamente immediatamente. A proposito, è la stessa cosa che accade con le pistole, ma noi la facciamo accadere accendendo la polvere da sparo. Idem le esplosioni. Big bang, pennacchio di fumo bianco, ha spaventato la gente tutt'intorno.

Ha perso CO2 per quattro ore prima che gli operatori lo spegnessero.

Cos'è successo? 45 persone incoscienti e contratte a terra, affette da una mancanza di ossigeno al cervello. Le auto non partivano. Oltre 200 evacuati. I veicoli di emergenza non potevano entrare perché si sono fermati. 4 milioni di dollari di costi.

Nessuno sapeva cosa fare. I soccorritori non avevano idea di cosa stesse succedendo.

E un approccio molto minimale alla cattura e al sequestro del carbonio metterebbe questi gasdotti ovunque negli Stati Uniti, compresi tutti quei luoghi in cui vivono molte più persone. In questo momento, gli oleodotti vanno da aree profondamente rurali ad aree profondamente rurali, perché il carbonio geologicamente sequestrato esistente viene estratto solo dove le persone non vivono, e viene utilizzato per migliorare il recupero del petrolio dove le persone non vivono, e anche la terra tra di loro è per lo più vuota.

Niente di tutto ciò è vero se i gasdotti di CO2 supercritica vengono utilizzati per la cattura del carbonio in luoghi in cui vengono bruciati molti combustibili fossili. 500 volte più gasdotto e CO2, in gran parte in aree densamente popolate.

Ci sono molte ragioni per pensare che la cattura e il sequestro del carbonio siano un'idea molto stupida. Ma le basi del trasporto anche solo di una frazione di esso, con i costi e i pericoli associati, dovrebbero rendere chiaro che è ancora più stupido di quanto la maggior parte delle persone pensi.

Ciononostante, il governo degli Stati Uniti sta spendendo un sacco di soldi per questo, così come i governi con grandi royalties sui combustibili fossili in tutto il mondo.

Generazione di energia a CO2 supercritica
E ora, l'ultima categoria. Ci sono ipotetiche soluzioni energetiche contro cui il Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti e altri continuano a battere la testa. Uno di questi sono le perovskiti per il solare. Poi c'è la fusione. Un altro è l'energia solare a concentrazione. E infine sta utilizzando CO2 supercritica al posto dell'acqua e del vapore nelle turbine che generano elettricità.

Hanno qualcosa in comune. Sono stati promessi come la prossima grande novità nel campo dell'energia per decenni. Il DOE e altre organizzazioni continuano a fare annunci sorprendenti sul loro potenziale. Milioni e miliardi continuano a essere gettati contro di loro. Giornalisti creduloni che sono analfabeti in STEM ed economia scrivono titoli clickbait e storie su di loro, anche su CleanTechnica. Nessuno ha mai funzionato economicamente rispetto ad alternative molto più semplici.

Sono tutti in eccedenza rispetto alle esigenze. Non sono necessari. Sono costosi, complicati e hanno innumerevoli percorsi di fallimento. In un mondo con turbine eoliche e pannelli solari costruiti da milioni e miliardi di persone con enormi catene di approvvigionamento globali, non abbiamo bisogno di cose assurdamente complicate e difficili per l'energia. Sono divertenti da ricercare, ne sono sicuro. Sono divertente da costruire prototipi, ne sono sicuro.

E quindi, la generazione di CO2 supercritica. Tutto ciò non fa altro che sostituire il fluido di lavoro e il gas, l'acqua e il vapore, con CO2 e CO2 supercritica. Come le pompe di calore e la decaffeinizzazione del caffè, è un sistema chiuso. Non viene utilizzata molta CO2 e rimane all'interno del sistema. In altre parole, tutto l'entusiasmo per il fatto che questo sia un luogo in cui verrà utilizzata molta CO2 è fuori luogo. Si tratta di un piccolo errore di arrotondamento dell'uso della CO2, anche se è stato commercializzato in modo massiccio.

È facile da fare? No, no, non lo è. Una delle cose che faccio quando valuto le tecnologie è vedere da quanto tempo sono in circolazione senza essere commercializzate. Il primo prototipo di un generatore a ciclo Brayton a CO2 supercritica fu costruito nel 1948. Sono passati 75 anni. Questa tecnologia compirà presto 80 anni. È geriatrica.

Una regola empirica è che se una tecnologia è vecchia di decenni e non è stata commercializzata con successo nonostante molti tentativi, è lecito scommettere che probabilmente non lo sarà mai, almeno non in un tempo ragionevole per risolvere qualcosa come il riscaldamento globale.

Perché? Ebbene, la corrosione, il micropitting, le sfide estreme dei materiali, le molte condizioni di guasto e una miriade di altre sfide tecniche hanno bloccato il movimento utile. Ci sono ancora un paio di prototipi operativi, ma in realtà sono kit da laboratorio, non qualcosa di cui vale la pena parlare dopo 80 anni di fallimenti. Una semplice ricerca su Google dovrebbe impedire ai giornalisti creduloni di scrivere una prosa spumeggiante su di loro, ma no, non è questo il mondo in cui viviamo.

Gli stessi giornalisti sono in genere incredibilmente affascinati dall'idrogeno per l'energia e, naturalmente, dalle perovskiti.

La generazione termica sta scomparendo
E la produzione di energia elettrica a ciclo termico sta diminuendo rapidamente, qualcosa che i sostenitori della CO2 supercritica e i giornalisti analfabeti STEM ed economici che ne parlano sembrano mancare. Le centrali a carbone sono di generazione termica. Gli Stati Uniti ne hanno dimezzato il numero, così come altri paesi. Scompariranno nei prossimi decenni, quindi non ci sarà bisogno di dotarli di nuove e costose caldaie e turbine a CO2. Idem le centrali nucleari, che stanno invecchiando e diminuiranno di numero nel mondo sviluppato nei prossimi anni.

Non si può semplicemente inserire una turbina a CO2 supercritica in una centrale a carbone o nucleare esistente, ma è necessario ricostruire l'intero ciclo termico e di generazione. Nessuno costruirà una centrale termica a gas naturale con loro perché le centrali a gas a ciclo combinato sono già efficienti come le centrali a CO2 supercritica proposte e molto più semplici con meno condizioni di guasto.

Anche la cogenerazione di calore ed elettricità non utilizzerà la generazione termica. Questo utilizzerà le pompe di calore. Gli aeroporti e i campus stanno abbandonando le loro unità di cogenerazione a gas naturale per le pompe di calore geotermiche dappertutto. Non c'è mercato per le turbine a CO2 supercritica.

Nessun mercato di retrofit. La stragrande maggioranza della nuova capacità di generazione elettrica è eolica e solare, quindi praticamente nessun nuovo mercato potenziale. Nessun nuovo mercato della cogenerazione.

Cosa è rimasto? Che ne dite di piccoli reattori nucleari modulari! Si tratta di un prodotto unico nel suo genere, inesistente e commercialmente non redditizio. Sono stati provati e falliti decenni fa. La maggior parte delle tecnologie in essi contenute sono state sviluppate decenni fa e non hanno avuto successi commerciali per una serie di ragioni ben documentate. Sicuramente potrebbero usare un aumento dell'efficienza con un'altra tecnologia unica nel suo genere. E, naturalmente, i sostenitori dell'SMR sono dappertutto. Ma è come se gli SMR venissero usati per produrre idrogeno per l'energia, imbullonando due tecnologie insieme per peggiorare le cose.

Sii super critico nei confronti dell'hype della CO2 supercritica
La CO2 supercritica è una cosa affascinante. È un ottimo solvente, è ottimo per estrarre composti utili dalle piante, è molto meglio per il lavaggio a secco rispetto a quello precedente ed è un ottimo fluido di lavoro per le pompe di calore. Ci sono molti casi d'uso su piccola scala che hanno perfettamente senso dal punto di vista economico e sono sicuri.

Ma di gran lunga il più grande utilizzatore è l'industria dei combustibili fossili, che vogliono moltiplicarne l'uso per ordini di grandezza per perpetuare il loro business. Vogliono aggiungere qualche punto percentuale di efficienza alla combustione di combustibili fossili per l'elettricità invece di costruire turbine eoliche e pannelli solari. Vogliono convogliarlo attraverso aree densamente popolate dove gli oleodotti falliranno e uccideranno le persone.

Se sei un giornalista che si occupa di tecnologia pulita e di recente hai scritto cose clickbaity sulla CO2 supercritica, scuoti la testa. Se sei un lettore a cui piace leggere di nuove tecnologie, sii molto più scettico sulla sostanza e resisti al clickbait.