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Risolvere il problema del carbone cinese
Quando William Latta è arrivato per la prima volta in Cina, nel 2005, intendeva cercare società da acquisire per il gigante francese dell'energia Alstom. Ha finito per creare il suo.
Sapevo che il mercato ambientale si sarebbe sviluppato, dice Latta. Credevo che potessimo fare qualcosa per il problema dell'inquinamento della Cina e creare un business redditizio facendolo.
L'azienda fondata da Latta, LP Amina, utilizza derivati dell'ammoniaca chiamati ammine per ridurre l'inquinamento dalle ciminiere delle centrali a carbone, in particolare ossidi di zolfo e ossidi di azoto. LP Amina si è unita a una serie di aziende che nel primo decennio di questo secolo hanno intrapreso un programma fondamentale per il futuro del mondo: ripulire la vasta e sporca industria carboniera cinese.
È un compito monumentale e urgente. La Cina è il più grande produttore e consumatore di carbone al mondo, bruciando ogni anno tanto quanto il resto del mondo messo insieme. Secondo a studia pubblicato per la prima volta sulla rivista medica La lancetta , 1,2 milioni di persone muoiono prematuramente ogni anno a causa dell'inquinamento atmosferico in Cina. Si tratta della popolazione di Dallas che muore ogni anno, principalmente a causa del carbone. L'inquinamento atmosferico può rendere quasi invivibili grandi città come Pechino e Shanghai e le gigantesche miniere di carbone dell'interno hanno devastato migliaia di miglia quadrate.
Un camion carico di carbone a Pechino la scorsa estate.
Non è una novità. Ciò che è meno compreso, almeno in Occidente, è che aziende come LP Amina hanno ampiamente avuto successo e la spinta del governo a tenere a freno l'inquinamento atmosferico causato dalle centrali a carbone sta facendo progressi. I livelli di inquinamento in molte delle principali città cinesi sono diminuiti dal 2013 al 2014, secondo Greenpeace, e sono diminuiti di quasi un altro terzo nel primo trimestre del 2015. I livelli di PM 2,5, i particolati mortali che contribuiscono all'enfisema e ad altre malattie respiratorie, è sceso del 31 per cento nella provincia di Hebei, che comprende l'area metropolitana di Pechino, secondo i dati del governo raccolti dal gruppo ambientalista. I cieli di Pechino, Shanghai e Shenzhen, le megalopoli costiere più colpite dallo smog del carbone, non sono esattamente blu, ma stanno diventando meno grigi. LP Amina e i suoi concorrenti stanno diventando vittime del loro stesso successo. La nostra attività è decisamente più lenta: quest'anno saremo la metà delle dimensioni dell'ultimo, dice Latta.
In larga misura, i miglioramenti sono venuti dalla repressione del governo sulla combustione del carbone per il riscaldamento domestico e dalla chiusura di piccole e sporche centrali a carbone vicino alle principali città. Sono anche dovuti al diffuso dispiegamento di scrubber e altre tecnologie antinquinamento che sono state a lungo standard in Occidente. Secondo alcune stime, quasi il 90 per cento delle centrali a carbone in Cina hanno ora controlli di base sull'inquinamento. Per quanto riguarda gli inquinanti convenzionali nei fumi, entro il 2020 il livello di conformità in Cina sarà pari a quello degli Stati Uniti o dell'Europa, afferma Latta.
Questo è un importante risultato ambientale e che non ha ricevuto abbastanza attenzione dalla stampa occidentale. Ma lascia dietro di sé una sfida più profonda: i gas serra, che non sono influenzati dagli scrubber e da altre tecnologie di controllo dell'inquinamento ampiamente disponibili. Se pensi a tutto ciò che è accaduto fino al 2013 circa come alla fase 1 della grande pulizia del carbone in Cina, allora siamo nella fase 2: la conversione del carbone in gas naturale sintetico, o syngas. Continuare a ridurre l'inquinamento richiederà al paese di adottare misure complicate, come implementare la cattura del carbonio e ridurre significativamente l'uso del carbone.
La grande domanda ora è: cosa succede con la CO2? chiede Latta.
Boom carbone-gas
Il significato di questa domanda diventa evidente quando visiti l'industria del carbone nella provincia dello Shanxi, nella Cina settentrionale vicino al confine con la Mongolia interna, come ho fatto nel 2014 mentre facevo ricerche sul mio libro Guerre del carbone . Lì, sotto le creste tracciate dai resti della Grande Muraglia, centinaia di piccole e sporche miniere di carbone forniscono ancora gigantesche centrali a carbone che eruttano milioni di tonnellate di anidride carbonica nell'atmosfera ogni anno. Il programma del governo centrale di chiudere le centrali a carbone nell'est, vicino alla costa, ha fatto poco per quelle nell'interno. In effetti, l'industria del carbone nell'ovest e nel nord è destinata a un'espansione drammatica nel prossimo decennio, secondo il più recente piano quinquennale.
Un'immagine satellitare dello smog legato al carbone nel nord della Cina nel dicembre 2013.
Nella pulizia del carbone in Cina, gli anni dai primi anni 2000 al 2012 circa sono stati il periodo della desolforazione, limitando il rilascio di inquinanti convenzionali e PM 2,5, la roba che uccide direttamente le persone. Siamo nell'era della gassificazione.
Ciò si riferisce al processo di trasformazione del carbone solido in syngas, che è composto da idrogeno, monossido di carbonio e anidride carbonica. Il gas di sintesi può essere bruciato per produrre elettricità o convertito in prodotti petrolchimici. Ciò che è promettente dal punto di vista ambientale è che il carbonio può essere catturato e rimosso prima che il gas venga elaborato, sebbene gli impianti di syngas generalmente non lo facciano ora.
Non è una nuova tecnologia – tagliati fuori dalle forniture di petrolio durante la seconda guerra mondiale, i nazisti producevano combustibile liquido dal carbone tramite syngas per mantenere in funzione le loro jeep e carri armati – ma ora la gassificazione è vista come l'immediata via da seguire per l'assediata industria carboniera cinese. Il governo ha annunciato piani per dozzine di impianti di gassificazione del carbone nella Mongolia Interna e nelle province di Shanxi e Xinjiang; dovrebbero fornire carburante liquido per veicoli, etilene per impianti petrolchimici e altri prodotti. Secondo la National Energy Administration, la produzione raggiungerà i 50 miliardi di metri cubi di gas di sintesi all'anno entro il 2020. Sarebbe 25 volte più della produzione del 2014.
Il sostegno del governo, insieme alla crescente domanda di derivati del syngas, ha portato a una corsa alla terra a partire dal 2005 quando le grandi imprese statali hanno iniziato a costruire impianti da carbone a gas espansivi e frettolosamente concepiti. Quel boom iniziale è stato un fallimento epico, secondo Bobby Wang, il leader del marketing dei prodotti per la gassificazione presso GE Power & Water in Cina. I primi impianti non erano in grado di competere con i prodotti realizzati con gas naturale a basso costo in Medio Oriente.
La frenesia ha lasciato il posto a un approccio più misurato. Ora le società energetiche cinesi, compresi i principali fornitori di carbone, hanno formato joint venture con GE e società statunitensi più piccole, come LP Amina, Synthesis Energy Systems e Summit Power, per costruire impianti finanziariamente sostenibili destinati a fornire gas di sintesi per la produzione di energia, prodotti petrolchimici, calore per processi industriali e altro ancora. Alla fine le caldaie per produrre elettricità in questi impianti utilizzeranno la tecnologia a ciclo combinato di gassificazione integrata (IGCC), il modo più efficiente per gassificare e bruciare carbone. Una volta che questi gassificatori all'avanguardia avranno sbloccato gli idrocarburi dal carbone minerale, afferma Jason Crew, CEO di Summit Power con sede a Seattle, puoi fare qualsiasi cosa, incluso ripulire il carbonio.
Tuttavia, molte delle centrali da carbone a gas da installare nelle aride province settentrionali e occidentali della Cina brucerebbero la lignite, la lignite di bassa qualità che abbonda in Cina e nel sud-est asiatico, che per gli ambientalisti è il tipo di carbone sporco, di bassa qualità. combustibile energetico che dovremmo lasciare nel terreno. E i vantaggi ambientali della gassificazione del carbone sono in discussione: secondo un rapporto di Greenpeace, che ha esaminato l'intero ciclo di vita della gassificazione dall'estrazione mineraria all'uso finale, il programma cinese carbone-gas potrebbe aggiungere milioni di tonnellate di anidride carbonica al atmosfera nel prossimo decennio, mettendo gli obiettivi di riduzione del carbonio dettagliati nell'accordo sui cambiamenti climatici del novembre 2014 tra Barack Obama e il presidente cinese Xi Jinping molto fuori portata.
Tuttavia, una serie di progetti binazionali di ricerca e sviluppo e dimostrativi ben finanziati stanno cercando di far sì che gli impianti da carbone a gas emettano meno carbonio.
Il governo cinese ha represso l'uso del carbone per il riscaldamento domestico.
Uno di questi progetti non è previsto per la Mongolia Interna, ma per la zona petrolifera del Texas occidentale. Supportato da una sovvenzione di 450 milioni di dollari dalla Clean Coal Power Initiative del Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti, il Texas Clean Energy Project combinerebbe un impianto IGCC da 400 megawatt con una struttura che produce urea per fertilizzanti, oltre a un sistema di cattura del carbonio che rimuoverebbe il 90 percento dell'anidride carbonica prodotta (circa due milioni di tonnellate all'anno) e utilizzarla per un maggiore recupero di petrolio nei pozzi petroliferi del bacino del Permiano. Insieme a Summit Power, le società partecipanti includono Siemens, CH2M Hill e un'unità di ingegneria e costruzione del colosso energetico statale China National Petroleum Corporation. Previsto per un costo di oltre 1,7 miliardi di dollari, il progetto del Texas sarebbe la centrale a carbone più avanzata mai costruita.
La novità in ciò che stiamo facendo è che la cattura di CO2 è un sottoprodotto del processo, essenzialmente lo fai gratuitamente, afferma Latta.
Questo è uno scenario roseo e probabilmente mancano ancora decenni. Il fatto è che la maggior parte dei progetti di cattura del carbonio per le centrali a carbone si sono bloccati o sono stati abbandonati. GreenGen, un decantato prototipo IGCC a Tianjin che è stato concepito come il primo impianto di cattura del carbonio su larga scala del paese, è stato afflitto da molteplici ritardi nei suoi 10 anni di storia ed è stato recentemente ridimensionato. Anche se il progetto in Texas avrà successo, sarà un modello praticabile solo in poche località dove c'è domanda per il carbonio catturato. E al più presto, l'impianto prototipo non sarà completato prima del 2018. In definitiva, il modo più probabile per la Cina di continuare i suoi progressi nel controllo dell'inquinamento potrebbe essere semplicemente quello di bruciare meno carbone.
Altalena sorprendente
Negli Stati Uniti, la quota di energia generata dal carbone è scesa al di sotto del 40% ed è probabile che continui a scendere perché il gas naturale a basso costo è così abbondante. La prospettiva di una simile riduzione in Cina sembrava, fino a poco tempo fa, remota.
Secondo l'Institute for Energy Economics and Financial Analysis, il consumo di carbone in Cina è sceso di quasi il 2% nel 2014, grazie al rallentamento dell'economia, al passaggio a industrie più leggere e meno energivore e alla repressione dei piccoli bruciatori di carbone senza licenza, anche se l'economia è cresciuta del 7,4%, il primo calo di questo tipo da decenni. Un rapporto di Greenpeace pubblicato a maggio ha rilevato che il consumo di carbone è diminuito dell'8% nei primi quattro mesi del 2015 rispetto allo stesso periodo dell'anno precedente. Se questa tendenza continua per l'intero anno, rappresenterebbe la più grande riduzione anno su anno del consumo di carbone e di CO2 registrata in qualsiasi paese. Come mostra la rivoluzione del gas di scisto negli Stati Uniti, sbalzi drammatici nel consumo di energia possono verificarsi all'improvviso e inaspettatamente. Versare miliardi in costose e futuristiche centrali a carbone pulito potrebbe finire per sembrare, ai futuri storici dell'energia, come gettare soldi buoni dopo cattivi.
L'argomento che l'industria del carbone cerca sempre di fare è di dipingere un quadro in cui il carbone è fondamentale per la crescita economica, afferma Bruce Nilles, direttore del programma per la campagna Beyond Coal del Sierra Club. Dicevano così degli Stati Uniti, e ora le cose si stanno muovendo rapidamente nella direzione opposta. Ora il loro ultimo sussulto è cercare di creare un senso di inevitabile che il carbone verrà bruciato per altri 50 anni nei paesi in via di sviluppo come la Cina. Ma si basa su false premesse.
Questa storia è stata aggiornata il 24 luglio per correggere una stima della quantità di terra che è stata colpita dall'estrazione del carbone e dalla produzione di energia a carbone in Cina. Ora legge migliaia di miglia quadrate anziché milioni.