Possiamo produrre detersivi, carburante per aerei, vestiti, trasformando la CO₂ in materia solida o liquida. L'anidride carbonica passerebbe da problema a risorsa. Sono le promesse della fermentazione dei gas, un processo che utilizza ceppi particolari di batteri.

Il rapporto dell'Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) (vedi IPCC: cosa ci dice il rapporto sul clima), pubblicato lo scorso mese, suonava come un "allarme rosso per l'umanità". In un momento così cruciale, dovremmo attingere a tutte le possibili soluzioni per combattere il riscaldamento globale.

Circa un quarto delle emissioni di gas serra è associato alla fabbricazione dei prodotti che utilizziamo. Sarebbe interessante produrre oggetti con un impatto carbonico negativo, ovvero usando come materia costituente il carbonio estratto dalla CO₂. Otterremmo l'abbattimento del più importante gas serra, a costi contenuti. Anzi, producendo materia. Trasformare l'industria da produttore di anidride carbonica, a utilizzatore di anidride carbonica è oggi il sogno della chimica.

La buona notizia è che plastica, prodotti chimici, cosmetici e molti altri prodotti sono composti essenzialmente da carbonio. Se potessimo produrli utilizzando anidride carbonica anziché idrocarburi fossili, potremmo sequestrare miliardi di tonnellate di gas serra all'anno.

I microrganismi sono ampiamente usati nel settore industriale, per produrre birra, liquori, pane. Ma esistono microbi chiamati "acetogeni" che possono utilizzare l'anidride carbonica come input per produrre diverse sostanze chimiche tra cui l'etanolo, impiegato come biocarburante. In genere hanno bisogno di zucchero come input, e questo comporta la triste competizione con la produzione di cibo umano. Per questo il processo viene osteggiato dagli ambientalisti.

Si ritiene che gli acetogeni siano una delle prime forme di vita sulla Terra. L'atmosfera della Terra allora era molto diversa dall'atmosfera odierna: non c'era ossigeno, ma era abbondante l'anidride carbonica. In queste condizioni, gli acetogeni sono stati in grado di riciclare il carbonio utilizzando fonti di energia chimica, come l'idrogeno, in un processo chiamato fermentazione del gas. Ancora adesso gli acetogeni si trovano in molti ambienti anaerobici, come nel nostro intestino. Il salto di qualità è stato sostituire lo zucchero, di produzione agricola, con un gas, il monossido di carbonio (CO).

La fermentazione del gas, detta anche Syngas, sta crescendo in Cina, Stati Uniti ed Europa. Le emissioni industriali di monossido di carbonio e idrogeno sono sempre più riciclate in etanolo per produrre commercialmente carburante per aviazione dal 2022, bottiglie di plastica dal 2024 e persino vestiti in poliestere. In futuro questo potrebbe portare a produrre prodotti chimici necessari per gomma, plastica, vernici e cosmetici.

Come detto, la fermentazione del gas, attualmente, non viene effettuata commercialmente con l'anidride carbonica (CO₂), nonostante la sua enorme disponibilità, ma attraverso il monossido di carbonio (CO). In parte perché rappresenta ancora una sfida ingegneristica e bioingegneristica, ma anche perché è pratica energeticamente costosa.

Nell'articolo "In arrivo i primi prodotti da carbonio catturato", abbiamo parlato dell'impianto Pechino Shougang dell'Unilever, che trasforma la CO₂ in etanolo, che poi viene trasformato in ossido di etilene dall'India Glycols Ltd. È uno dei primi esempi in assoluto della fermentazione biologica della CO₂, basata sul lavoro dei batteri.

Un gruppo di ricercatori dell'Università australiana del Queensland, ha recentemente pubblicato una valutazione economica per aiutare a tracciare un percorso verso il riciclo massiccio acetogeno dell'anidride carbonica. Esistono barriere economiche nella produzione di alcuni prodotti, ma non tutti. Per esempio, oggi è possibile utilizzare la fermentazione dell'anidride carbonica con gli acetogeni per produrre il plexiglass.

Ma tutte queste operazioni necessitano di idrogeno, e, come abbiamo visto in "Idrogeno blu peggio del carbone", se l'idrogeno non è ottenuto da fonte rinnovabile, tutti i vantaggi ambientali si annullano immediatamente. Aumentare la disponibilità di idrogeno verde aumenterà notevolmente ciò che possiamo fare con la fermentazione del gas.

Particolare attenzione dovrà essere riposta nel settore dei rifiuti, che oggi è fonte notevole di materiali sottoutilizzati, o, peggio, distrutti, che potrebbero essere utilizzati nella produzione acetogena. Solo per esempio, grandi quantità di biogas vengono prodotte negli impianti di trattamento delle acque reflue e nelle discariche. Attualmente il gas prodotto viene bruciato in torce, per evitare l'emissione di gas climalterante più dannoso della stessa CO₂. Ma spesso viene anche incenerito come rifiuto e, quando va bene, bruciato con recupero di calore ed energia.

Un'altra ricerca, a opera di ricercatori del Politecnico di Torino, ci rivela che il biogas può essere convertito (o "riformato") in idrogeno e carbonio rinnovabili in un processo a emissioni zero. Questo, associato al fatto che il carbonio e l'idrogeno potrebbero essere utilizzati nella fermentazione del gas per realizzare prodotti a zero emissioni di carbonio, permetterebbe di ottenere fino a 12 volte più valore rispetto alla semplice combustione di biogas per generare calore ed energia.

Come si vede, questo filone di ricerca è piuttosto promettente, e rispetta le raccomandazioni dell'IPCC, che ritiene la rimozione dell'anidride carbonica necessaria per limitare il riscaldamento globale a meno di 2°C.

Rispetto alla cattura & stoccaggio del carbonio, di cui abbiamo parlato più volte, per esempio in Bioenergia con Cattura e Stoccaggio di Carbonio, c'è un deciso cambio di mentalità: si passa cioè dal considerare il carbonio come un prodotto di scarto, da smaltire, a una materia prima, da riutilizzare. L'anidride carbonica immagazzinata nel sottosuolo non ha valore. Se la sfruttassimo per fabbricare prodotti, questo potrebbe supportare una miriade di industrie nel passaggio alla produzione sostenibile.

Non poter utilizzare l'ossigeno rende gli acetogeni meno efficienti, in termini di tempo, nella costruzione della biomassa: sono operai piuttosto lenti. Ma, paradossalmente, li rende produttori più efficienti in termini di energia. L'efficienza energetica della fotosintesi clorofilliana di una tipica coltura alimentare (in cui la luce solare trasforma la CO₂ in materia) può essere di circa l'1%. Ma se l'energia solare fosse utilizzata per fornire idrogeno rinnovabile da utilizzare nella fermentazione del gas (tramite acetogeni), questo processo avrebbe un'efficienza energetica complessiva prossima al 10-15%.

Ciò significa che gli acetogeni sono potenzialmente fino a due volte più efficienti della maggior parte dei processi industriali attuali, e questo, se riuscissimo a portare questa tecnologia su scala industriale, li renderebbe l'opzione più economica e più rispettosa dell'ambiente.