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Impianto DAC con torre filtro sorbente e pipeline di sequestro geologico

Le tecnologie DAC, Direct Air Capture, rappresentano una delle ultime frontiere della battaglia contro il cambiamento climatico. Macchine gigantesche filtrano la CO2 direttamente dall'atmosfera, un'impresa termodinamica complessa che richiede materiali sorbenti innovativi e sequestro geologico permanente.LEGGI TUTTO L'ARTICOLO

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Il problema della concentrazione: perché la DAC è così difficile
La cattura diretta dell'aria rappresenta una delle sfide termodinamiche più difficili che l'ingegneria moderna deve affrontare. La ragione è semplice ma devastante: la concentrazione di anidride carbonica nell'atmosfera è estremamente bassa, attualmente circa 420 parti per milione. Questo significa che in ogni milione di molecole d'aria, solo 420 sono CO2. Separare questa minima frazione dalle 999.580 molecole di azoto, ossigeno e altri gas richiede enormi quantità di energia per il processo di separazione.

Il confronto con la cattura post-combustione illustra il problema in modo eloquente. Nelle centrali termiche tradizionali, i gas di scarico contenuto CO2 in concentrazioni del 10-15 percento. Questa concentrazione, decuplicata rispetto all'atmosfera, rende la separazione chimica enormemente più efficiente energeticamente. La DAC deve lavorare con una concentrazione 250 volte più bassa, richiedendo di processare quantità colossali di aria per catturare quantità modeste di CO2.

Un impianto DAC tipico deve processare circa 10 milioni di metri cubi d'aria per catturare una singola tonnellata di CO2. Questa cifra enorme implica installazioni fisicamente massive: enormi ventilatori per forzare l'aria attraverso i filtri, strutture di accoglimento che coprono decine di migliaia di metri quadrati, e consumo energetico corrispondente. La termodinamica impone un costo energetico minimo per la separazione: questa limite funzionale è una legge fondamentale della fisica che nessuna innovazione tecnologica potrà mai superare.

Il ciclo di adsorbimento e rigenerazione
Le tecnologie DAC attualmente in sviluppo utilizzano materiali sorbenti: sostanze chimiche che catturano selettivamente molecole di CO2 dalle correnti d'aria che attraversano i filtri. Il processo funziona in due fasi principali che si alternano ciclicamente, in modo simile a come i polmoni umani alternano ispirazione ed espirazione.

Nella fase di cattura, enormi ventilatori spingono aria ambiente attraverso moduli contenenti materiali sorbenti. Questi materiali, tipicamente amini organici depositati su substrati porosi come allumina o silica, reagiscono chimicamente con la CO2 presente nell'aria, formando legami molecolari stabili. Le altre componenti dell'aria, azoto e ossigeno, non reagiscono e passano attraverso il filtro non modificate. Il risultato è un filtro che ha letteralmente catturato la CO2 atmosferica in forma chimica.

Nella fase di rigenerazione, il materiale sorbente viene riscaldato a temperature elevate, tipicamente tra 80 e 150 gradi Celsius secondo la tecnologia utilizzata, per rompere i legami chimici con la CO2 e rilasciarla in forma concentrata. Questa fase richiede significativo input energetico, rappresentando il consumo principale dell'intero processo. La CO2 rilasciata è ora in concentrazione molto elevata, ideale per lo stoccaggio o l'uso industriale. Il materiale sorbente, rigenerato, viene riutilizzato per un nuovo ciclo di cattura.

Questo ciclo di adsorbimento-rigenerazione può ripetersi migliaia di volte prima che il materiale sorbente si deteriori, ma la degradazione inevitabile richiede sostituzione periodica. Il costo dei materiali sorbenti e della loro manutenzione rappresenta una componente significativa del costo totale della DAC, aspetto su cui la ricerca attuale si concentra intensamente.

I nuovi materiali sorbenti: ricerca sulla frontiera
Il cuore della tecnologia DAC è il materiale sorbente: la sua capacità di catturare CO2, velocità di reazione, resistenza alla degradazione e energia richiesta per la rigenerazione determinano direttamente l'efficienza e il costo dell'intero processo. La ricerca attuale si concentra su diverse famiglie di materiali per ottimizzare queste parametri.

Gli amini liquidi, soluzioni di composti aminici in solvente organico, offrono alta capacità di assorbimento ma presentano problemi di corrosione, evaporazione del solvente e stabilità a lungo termine. Aziende come Carbon Engineering, fondata dal fisico Keith Lackner, hanno sviluppato sistemi basati su soluzioni alcaline di potassio o sodio che catturano CO2 in forma di carbonato, processo ben compreso chimicamente ma particolarmente intensivo dal punto di vista energetico.

I materiali sorbenti solidi rappresentano una promessa maggiore per efficienza energetica. Amini grafittizzati su silica mesoporosa, ossidi di metalli di transizione e framework metallorganici con cavità molecolari calibrate per la dimensione della molecola CO2 mostrano risultati promettenti nei laboratori. I MOF, Material Organici-Metallici, sono particolarmente interessanti: strutture cristalline dove atomi di metallo sono collegati da ligandi organici formando reti tridimensionali con porosità controllabile a livello molecolare.

Una innovazione recente concerne l'uso di catalizatori fotoresponsivi che utilizzano energia solare direttamente per il ciclo di cattura e rilascio. Questi materiali adsorbono CO2 in luce debole e la rilasciano quando esposti a luce intensa di lunghezze d'onda specifiche, eliminando la necessità di riscaldamento convenzionale. Se questa tecnologia raggiunge efficienza pratica, potrebbe ridurre drasticamente il consumo energetico della DAC utilizzando direttamente l'energia solare abbondante.

Sequestro geologico permanente
La cattura della CO2 risolve solo metà del problema climatico: la CO2 estratta dall'atmosfera deve essere stoccata in modo permanente, altrimenti nel tempo viene rilasciata nuovamente, annullando il beneficio della cattura. Lo sequestro geologico rappresenta il metodo più consolidato per garantire questa permanenza a scala millenaria.

Il principio è relativamente semplice: la CO2 viene compressa fino a diventare un fluido supercritico denso e iniettata profonda sotto la superficie terrestre in formazioni geologiche adatte. A profondità superiori a 800 metri, le condizioni di pressione e temperatura mantengono la CO2 in stato supercritico, più denso dell'acqua, impedendo a questa di risalire verso la superficie. La CO2 riempie i pori delle rocce di arenaria porosa, trattenuta da strati di caprock impermeabili sovrastanti.

Nel tempo, processi geochimici lenti trasformano la CO2 iniettata in carbonati minerali, forma permanente e stabile. Questa mineralizzazione richiede decenni o secoli ma garantisce una permanenza veramente millenaria. Il sito più avanzato di sequestro geologico associato a DAC è quello di Climeworks in Islanda, dove la CO2 viene iniettata in basalto vulcanico. La reattività chimica del basalto accelera la mineralizzazione a tempi di anni invece di secoli, con i primi blocchi di CO2 iniettati già mineralizzati nel 2017.

Costi e scala attuale
Il costo attuale della DAC è il principale ostacolo alla sua adozione di massa. Le stime dei costi variano enormemente secondo la tecnologia e la scala operativa, ma il range attuale si colloca tra 400 e 1.000 dollari per tonnellata di CO2 catturata. Per confronto, il costo economico del danno causato dalla CO2 nell'atmosfera, calcolato nei modelli di danno climatico, è stimato tra 50 e 200 dollari per tonnellata secondo le diverse metodologie adottate dagli economisti.

La scala attuale è corrispondentemente modesta. Climeworks, azienda svizzera leader del settore, opera il più grande impianto DAC del mondo a Mammoth, in Islanda, con una capacità di 36.000 tonnellate di CO2 all'anno. Questa cifra rappresenta solo una frazione trascurabile delle emissioni globali annuali, circa 37 miliardi di tonnellate. Per avere impatto climatico significativo, la DAC dovrebbe scalare di fattori di milioni.

Il percorso verso questa scala è guidato dalle curve di apprendimento, pattern osservati in altre tecnologie energetiche pulite. Il solare fotovoltaico ha ridotto il suo costo del 99 percento in due decenni attraverso economia di scala, innovazione continua e apprendimento operativo. Se la DAC segue un percorso simile, i costi potrebbero scendere sotto 100 dollari per tonnellata entro il 2040.

Applicazioni e dibattito scientifico
La CO2 catturata dalla DAC non deve necessariamente essere sequestrata: può essere utilizzata come feedstock per produrre carburanti sintetici carbon-neutral. Questi e-fuel, che combinano CO2 catturata con idrogeno verde, possono alimentare veicoli, aerei e navi esistenti senza modifiche, rappresentando una soluzione di decarbonizzazione dei trasporti che non richiede infrastruttura nuova.

La DAC ha anche applicazioni nella scita agricola: arricchimento di CO2 nelle serre per aumentare la produttività delle piante. Greenhouse che operano vicino a impianti DAC possono utilizzare la CO2 catturata per aumentare la concentrazione atmosferica interna da 400 parti per milione a oltre 1.000, potenzialmente raddoppiando la produzione con minore uso di acqua e fertilizzanti.

La DAC genera un dibattito significativo nella comunità scientifica. Il IPCC ha identificato la rimozione di CO2 atmosferica come necessaria per raggiungere gli obiettivi di Paris. I critici, tuttavia, esprimono preoccupazioni giustificate sul rischio di moral hazard: la disponibilità di una tecnologia promessa per rimuovere CO2 potrebbe ridurre la pressione politica per ridurre le emissioni alla fonte, l'azione più efficace e urgente. La posizione più equilibrata riconosce la DAC come componente necessaria ma non sufficiente, complemento indispensabile per i settori dove la decarbonizzazione diretta è tecnicamente impossibile.

La cattura diretta dell'aria rappresenta un tentativo audace di invertire direttamente il danno climatico accumulato da un secolo e mezzo di emissioni fossili. Sebbene ancora costosa e limitata in scala, la DAC sfida i limiti della termodinamica con ingegneria innovativa e materiali avanzati. Il suo successo dipenderà dalla capacità di ridurre drasticamente i costi attraverso innovazione e economia di scala, integrando questa tecnologia nel sistema energetico rinnovabile globale.

 

Thermopolium di Pompei con contenitori terracotta e graffiti elettorali sul fondo

Pompei è la lezione più completa sulla vita quotidiana romana mai offerta dalla storia. Congelata dal Vesuvio nel 79 dopo Cristo, questa città conserva cibo, graffiti, templi e mistéri religiosi con dettaglio microscopico, rivelando una società molto più complessa di quella che i testi storici possono descrivere.LEGGI TUTTO L'ARTICOLO

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La catastrofe del 79 dopo Cristo: un'istantanea preservata
Il 24 agosto del 79 dopo Cristo, il Monte Vesuvio, dormiente da secoli, esplose in una delle eruzioni vulcaniche più catastrofiche documentate dall'antichità. La colonna piroclinica salì fino a 33 chilometri nell'atmosfera, disperdendo ceneri e pomice in un'area di oltre 100 kilometri quadrati. Pompei, situata a circa 9 chilometri dal cratere, fu sepolta sotto oltre 4 metri di materiale vulcanico in poche ore.

La velocità dell'eruzione è stata dibattita: alcuni studiosi sostengono una prima fase di caduta di pomice durata 12-18 ore, seguita da ondate piroclastiche distruttive. Altri sostengono che la sepoltura fosse più rapida. Indipendentemente dai dettagli cronologici, il risultato è chiaro: una città di 11.000-20.000 habitantes fu preservata quasi istantaneamente, congelata in un momento dell'agosto romano.

Questa preservazione è unica nella storia: nessun altro sito archeologico offre un dettaglio comparabile della vita urbana romana. Le ceneri e la pomice, cadute rapidamente, bloccarono l'ossigeno impedendo la decomposizione biologica. I cadaveri, gli alimenti, gli oggetti quotidiani, le decorazioni artistiche: tutto fu sigillato sotto un sudario minerale che li protesse per quasi 1.800 anni.

Il cibo carbonizzato: archeologia gastronomica
Una delle scoperte più affascinanti di Pompei concerne il cibo. Decine di botteghe alimentari, chiamate thermopolium, contenevano ancora ingredienti e preparazioni al momento dell'eruzione. La rapida sepoltura ha carbonizzato questi alimenti, preservandoli in forma riconoscibile ma trasformandoli in residui organici analizzabili con tecnologia moderna.

Scavi recenti hanno identificato resti di pane, salumi di maiale, uova di quaglia, formaggio di capra, fichi essiccati, olive, noci, frutta secca e diverse spezie incluso pepe importato dall'India. Un nido di quaglie conteneva ancora le uova intatte. Un'ampora conteneva ancora residui di vino miscelato con resina di pino, condimento comune nell'antichità.

Il più dettagliato studio sul cibo di Pompei è stato condotto dalla Università di Cambridge in collaborazione con laboratori di analisi isotopica. Analisi chimiche dei residui hanno identificato non solo cosa mangiavano i romani ma anche dove proveniva il cibo. Ossa di maiale mostravano isotopi di calcio e azoto compatibili con allevamento nella Campania locale. Il pepe aveva isotopi rivelanti origine indiana, confermando rotte comerciali documentate dai testi ma qui verificate chimicamente.

Il Thermopolium di Regio V, scoperto nel 2019-2020, rappresenta l'esemplare più completo mai trovato: una bottega con bancone, 80 contenitori in terracotta ancora in posizione, piatti, utensili da cucina e monete per il pagamento. L'intera infrastruttura di un ristorante romano, congelata nel momento di servizio.

I graffiti elettorali: la democrazia in campagna
Le pareti di Pompei coprono oltre 11.000 iscrizioni graffiti, la più grande collezione di iscrizioni latine mai scoperta. La maggioranza concerne elezioni: candidati romani che cercano voti per magistrature locali come duumviri, quattuorviri e aediles.

Questi graffiti funzionavano come propaganda elettorale: iscrizioni dipinte sulle pareti degli edifici pubblici e privati raccomandavano candidati specifici, spesso sostenuti da mestieri o corporazioni locali. Un esempio tipico legge "Marco Celianum eleggere come duumviro, sostiene la corporazione dei fornai." Questa struttura mostra un sistema politico dove corporazioni professionali fungevano da circoscrizioni elettorali, organizzando il voto dei loro membri per candidati specifici.

alcuni graffiti sono più personali e rivelanti della vita sociale: dichiarazioni d'amore, insulte, prese in giro di personaggi pubblici. Un graffito famoso lamenta la qualità del vino di una taverna locale. Un altro dichiara che un certo candidato è supportato solo perché paga da mangiare agli elettori, commento cinico sulla corruzione elettorale. Questi messaggi informali rivelano una democrazia romana, imperfetta e corrotta come tutte le democrazie, dove la partecipazione politica era vivace e lo scambio pubblico era parte della vita urbana ordinaria.

I lupanari: realtà della vita urbana
Pompei conserva almeno otto stabilimenti prostituiti identificati, chiamati lupanari, il più celebre dei quali è il Lupanar maggiore, un edificio a due piani specializzato nel commercio sessuale. Le pareti mostrano affreschi che illustrano diversi atti, funzionando come menu visuale per i clienti. Il primo piano conteneva le camere operative, il secondo offriva servizi a prezzi maggiori.

I lupanari non erano stabilimenti nascosti o stigmatizzati nell'antigua Roma: erano attività legali, tassate e regolamentate dallo stato. Le prostitute erano perlopiù schiave o donne di classe sociale infima, ma alcune erano libere che sceglievano la professione per indipendenza economica. I graffiti sui muri dei lupanari documentano nomi dei clienti, prezzi per servizi diversi e persino valutazioni della qualità del servizio.

L'esistenza dei lupanari in Pompei riflette un aspetto della società romana che i testi letterari spesso omettono o trattano con pudore: la commercializzazione della sessualità era integrata nell'economia urbana come qualsiasi altra attività commerciale. Gli studiosi della vita sociale romana trovano in Pompei una documentazione diretta che nessun testo storico poteva offrire, ridimensionando misconcezioni romantiche sulla moralità antica.

La Villa dei Misteri: culti e religiosità privata
La Villa dei Misteri, situata fuori dalle mura della città lungo la via per Herculaneum, contiene il ciclo di affreschi più importante e meglio preservato dell'antichità romana. Le pitture, che coprono le pareti di una sala immensa di circa 15 per 9 metri, rappresentano un rituale di iniziazione ai mistéri dionisiaci, cerimonie religiose segrete dedicate al dio Dioniso.

Il ciclo narra in sequenza i preparativi rituali, l'iniziazione della giovane partecipante attraverso diverse fasi di prova, il terrore della Furia che accompagna Dioniso, la flagellazione rituale, l'estasi della danza iniziatica e infine il riposo post-iniziazione della sposa misterica. Le figure sono rappresentate in dimensioni quasi a grandezza naturale, con una qualità pittorica straordinaria che ha superato 2.000 anni di sepoltura.

Questi affreschi rivelano un aspetto fondamentale della religiosità romana privata: accanto alla religione di stato, formale e rivolta verso i dei olimpici, esistevano culti misterici che offrivano esperienza religiosa personale, comunità di iniziati e promesse di vita dopo la morte. I mistéri dionisiaci, di origine greca, erano praticati in ville e case aristocratiche, coesistendo con l'adorazione pubblica dei dei romani senza conflitto.

Urbanistica avanzata: il Foro come spazio pubblico
Il Foro di Pompei dimostra una concezione dello spazio pubblico sorprendentemente moderna. Questo grande spazio rettangolare centrale, circondato da portici colonnati, funzionava come centro della vita civica: commerciale, politica, religiosa e sociale. La struttura era pedonalizzata: il traffico dei carri, che lasciò profonde solchi nelle strade pavimentate circostanti, era escluso dal Foro attraverso barriere archittettoniche deliberate.

Il Foro conteneva templi, basiliche adibite a tribunali, uffici amministrativi, una macelleria pubblica e area per mercati. Tutto era accessibile a piedi in pochi minuti, creando un centro urbano walkable che una pianificazione urbana moderna potrebbe invidiare. Le fontane pubbliche, alimentate da un sistema idraulico sofisticato collegato a un acquedotto romano, fornivano acqua potabile distribuita capillarmente nella città.

Le strade di Pompei mostrano infrastruttura idrotecnica impressionante: gradoni agli incroci delle strade permettevano ai pedoni di attraversare senza scendere nel canale centrale dove scorreva acqua e rifiuti. Questa soluzione semplice ma intelligente risolve il problema della scarica delle acque, rendendo le strade percorribili anche durante le piogge. Il sistema di drenaggio complessivo testimonia pianificazione urbana coordinata e sofisticata.

Scavi moderni e tecnologie di preservazione
La riscoperta di Pompei iniziò nel 1748, quando scavi accidentali durante la costruzione di un canale rivelarono le rovine sepolte. Gli scavi sistematici hanno continuato intermittentemente per oltre due secoli, rivelando progressivamente la città. Oggi, circa un terzo della città è ancora sepolto sotto le ceneri, riservando enormi potenziali scoperte per le generazioni future.

Tecnologie modern hanno rivoluzionato sia la scoperta che la preservazione dei reperti. Il georadar permette di identificare strutture sepolte senza scavare. La fotogrammetria aerea crea mappe tridimensionali dettagliate dei siti scavati. Analisi chimiche sofisticate rivelano composizione di materiali, origine geografica degli ingredienti e persino contenuto biologico dei cadaveri conservati.

Il metodo dei calessi di gesso, inventato nel 1863 da Giuseppe Fiorelli, ha rivoluzionato la preservazione dei cadaveri. Le vittime di Pompei, sepolte dalle ceneri, decomposero nel tempo lasciando cavità nel materiale vulcanico nella forma esatta del corpo. Fiorelli versava gesso liquido in queste cavità attraverso piccoli fori, ottenendo repliche perfette dei corpi al momento della morte: posizioni di fuga, gesti di panico, abbigliamento, persino espressioni faciali. Questi gessi mostrano con devastante chiarezza la natura della catastrofe.

Pompei è la più grande lezione che la storia ha consegnato sulla vita quotidiana romana. In questa città congelata nel tempo, ogni oggetto, ogni parola su un muro, ogni briciola di cibo preservata raconta una storia di persone reali che vivevano, amavano, lavoravano e soffrivano. La sua preservazione miracolosa rappresenta un regalo inestimabile per la comprensione umana: il passato non è sempre perduto, a volte la catastrofe stessa diventa la sua migliore memoria.