La tecnologia di cattura del carbonio non può prescindere da sensori di CO2 ad alte prestazioni

Octavia Carbon, prima azienda DAC (Direct Air Capture) del Global South, ha commissionato il secondo impianto al mondo per la cattura diretta della CO2 nell'atmosfera e per lo stoccaggio geologico. 

Sfruttando l'abbondanza di energia geotermica rinnovabile del Kenya per catturare il biossido di carbonio dall'aria e stoccarlo in sicurezza nel sottosuolo, Octavia ha sviluppato una tecnologia scalabile basata sulle caratteristiche prestazionali uniche dei sensori di misurazione della CO2 Vaisala.

Scenario

La lotta globale al cambiamento climatico mira a ridurre i livelli di gas serra (GHG) nell'atmosfera. A tale scopo, è necessario ridurre le emissioni di GHG prodotte dalle industrie, dagli edifici e dai trasporti nonché quelli presenti nell'atmosfera. In entrambi gli scenari è possibile catturare la CO2 dalle emissioni da fonti puntuali e direttamente dall'aria attraverso la tecnologia DAC.

Il processo DAC richiede energia che deve essere a emissioni zero di carbonio per ottenere una riduzione netta dei gas serra. In questo contesto, il Kenya ha un vantaggio significativo: il tratto keniota della Grande Fossa Tettonica (Great Rift Valley) offre un enorme potenziale in termini di energia geotermica. I movimenti delle placche tettoniche avvenuti circa 25 milioni di anni fa permisero all'acqua di infiltrarsi fino a entrare in contatto con rocce roventi a 1 - 3 km di profondità, creando una miscela di acqua e vapore surriscaldata ad alta pressione, condizioni ideali per la generazione di energia geotermica.

Oggi, circa il 90% dell'elettricità del Kenya proviene da fonti di energia rinnovabile, tra cui domina la fonte geotermica. Le centrali geotermiche del Paese generano anche calore disperso, risorsa che Octavia Carbon intende sfruttare con la tecnologia progettata. Inoltre, questa geologia vulcanica sotterranea è perfetta per lo stoccaggio permanente di CO2 nel sottosuolo.

Il successo della tecnologia DAC dipende molto dall'efficienza con cui è in grado di rimuovere la CO2 dall'aria. In particolare, gli operatori DAC devono ottimizzare la differenza tra il flusso della CO2 catturata e le emissioni di CO2 del processo di cattura. La misurazione precisa della concentrazione di CO2 è quindi di fondamentale importanza. 

Octavia Carbon

Fondata nel 2022 da due visionari, Octavia Carbon è oggi una realtà con oltre 60 professionisti impegnati a rendere la tecnologia DAC più accessibile ed efficace. L'obiettivo dell'azienda è fornire una soluzione efficace per la rimozione duratura del carbonio e agire come catalizzatore per la crescita dell'industria green e la giustizia climatica nei Paesi del Global South.

A settembre 2025, il secondo Summit africano sul clima si è concluso con un chiaro appello a considerare l'Africa non come una vittima dei cambiamenti climatici, ma come una fonte di soluzioni nell'economia climatica globale. Octavia Carbon ha dimostrato di essere una di queste soluzioni.

Octavia offre vari pacchetti per la rimozione del biossido di carbonio (CDR, Carbon Dioxide Removal) con cui persone e organizzazioni possono fare donazioni e/o compensare le proprie emissioni di carbonio. Inoltre, le organizzazioni che partecipano al carbon trading possono acquistare crediti CDR direttamente da Octavia.

Dopo la cattura della CO2 direttamente dall'aria ambiente, Octavia liquefa il gas e lo trasferisce a un partner per lo stoccaggio geologico permanente nel sottosuolo. 

Difficoltà legate alla misurazione della CO2

Consapevole della necessità di sviluppare un processo DAC il più efficiente possibile, il team ottimizzazione di Octavia aveva l'esigenza di effettuare misurazioni in linea accurate in ogni fase del processo. Inoltre, la verifica del processo di cattura del carbonio di Octavia è possibile solo con misurazioni precise e affidabili della CO2.

Il personale di Octavia ha testato e scartato diversi sensori di CO2 di vari produttori prima di adottare quelli di Vaisala. Khamis Mwalwati Muniru, Process Optimization Lead di Octavia, spiega: "Con il mio team, sottoponiamo i materiali a rigorosi test per valutarne l'efficienza nella cattura della CO₂. Questo processo impone un monitoraggio preciso della CO₂ su un ampio intervallo di concentrazione, che va da 0 - 100% in volume durante le fasi di rilascio della CO₂ fino a 400 ppm o meno durante la cattura della CO₂, il che richiede un'eccezionale precisione di misurazione.

Khamis ha scoperto che alcuni sensori erano in grado di misurare con precisione ad alcune concentrazioni, ma non a tutte, e che l'affidabilità diventava un problema con alcuni sensori. "Dobbiamo essere in grado di misurare con precisione i livelli di biossido di carbonio da una concentrazione ambientale di circa 430 ppm fino alla CO2 catturata al 99,99%", afferma. "I sensori Vaisala si sono rivelati gli unici in grado di fornire la precisione richiesta su un intervallo così ampio".

Oltre alla precisione, il team di Khamis richiedeva misurazioni stabili. "La nostra tecnologia DAC è essenzialmente un processo batch, il che significa che le misurazioni dei sensori variano da valori molto bassi a valori molto alti in un breve periodo di tempo, in genere circa un'ora. Abbiamo riscontrato che alcuni dei primi sensori (ora scartati) perdevano precisione in un singolo ciclo, con due importanti conseguenze. Innanzitutto, dovevamo condurre con frequenza ricalibrazioni complesse e lunghe e, soprattutto, non potevamo fare affidamento sulle misurazioni per individuare il punto di saturazione totale del sorbente".

La soluzione di Vaisala si è rivelata ideale per la cattura del carbonio

Il team ottimizzazione del processo di Octavia ha valutato la sonda di biossido di carbonio GMP343 di Vaisala ritenendola ideale per il loro lavoro. "Oltre a un intervallo ampio, era essenziale mantenere elevata la precisione al di sotto di 400 ppm, impossibile con la maggior parte dei sensori provati", spiega Khamis. "Per questo siamo stati felici di scoprire che la sonda GMP343 otteneva questo risultato con una precisione di ±3 ppm e stabilità sul lungo termine. E soprattutto questo ci consentiva di non dover ricalibrare prima di ogni test".

La sonda GMP343 è basata sulla tecnologia Vaisala CARBOCAP®, un sensore a infrarossi non dispersivi (NDIR) a singolo fascio e doppia lunghezza d'onda, a base di silicio, senza parti mobili. I sensori CARBOCAP® offrono livelli elevati di stabilità nel tempo grazie a un filtro FPI micromeccanico che fornisce una misurazione di riferimento in grado di compensare eventuali variazioni nell'intensità della fonte luminosa, oltre che la contaminazione e l'accumulo di sporcizia nel percorso ottico. Per Octavia, questa stabilità rappresentava un eccellente ±2% della lettura nell'arco di un anno.

Oltre alla sonda GMP343, Octavia impiega la sonda Vaisala MGP241, progettato appositamente per i processi di cattura del carbonio, fornendo misurazioni affidabili anche in condizioni ambientali umide e difficili. Effettuando la misurazione in linea con compensazione automatica di temperatura e pressione, l'intervallo della sonda MGP241 si estende da 0 a 100% in volume di CO2 e utilizza anche la tecnologia CARBOCAP® per una stabilità sul lungo termine. La sonda MGP241 si è rivelata ideale per le misurazioni dopo l'adsorbimento.

Samy Oumaziz, Africa Industrial Measurement Sales Manager di Vaisala, afferma: "Siamo felici di assistere Octavia Carbon, non solo per migliorare il controllo del processo e ottenere misurazioni di CO₂ affidabili, ma anche perché si tratta di un processo scalabile con grandi prospettive future. Abbiamo lavorato a stretto contatto con Octavia per capire il processo DAC in profondità, definire i requisiti di misurazione elevati e fornire una soluzione di misurazione della CO₂ su misura che supporti la crescita futura di Octavia e contribuisca al grande progresso dell'innovazione climatica africana".

Il processo DAC di Octavia Carbon 

Il processo prevede tre fasi principali: adsorbimento, desorbimento e liquefazione/iniezione. Ogni fase richiede energia, ma grazie all'abbondanza di energia geotermica rinnovabile del Kenya, i processi di Octavia non hanno costi elevati e sono carbon-negative.

Nella prima fase, l'aria ambiente (contenente circa 430 ppm di CO2) viene convogliata nell'unità DAC, dove passa attraverso un filtro con sorbenti chimici. Queste sostanze chimiche si legano selettivamente al biossido di carbonio, rimuovendolo dall'aria, finché il materiale filtrante non è completamente saturo di CO2.

Nella fase di desorbimento, al materiale filtrante viene applicato calore indiretto sottovuoto, causando il rilascio della CO2 concentrata, che viene estratta. Questo processo rigenera i filtri per il riutilizzo.

Nella fase finale, la CO2 catturata viene compressa e raffreddata fino a liquefarsi in modo che possa essere trasportata in siti geologici sicuri dove viene iniettata in profondità nel sottosuolo in formazioni rocciose appropriate. In queste condizioni, dopo un determinato periodo di tempo, la CO2 mineralizza gradualmente attraverso un processo noto come carbonatazione, diventando una parte permanente della roccia.

È importante sottolineare che il processo DAC di Octavia è completamente modulare, quindi scalabile; pertanto, l'azienda ha obiettivi di crescita ambiziosi. Ha un obiettivo di 1.000 tonnellate di CO₂ catturata ogni anno dal primo impianto su scala commerciale (Project Hummingbird) entro il 2026 e mira a rimuovere oltre un milione di tonnellate ogni anno entro il 2030.

Riepilogo 

Antti Heikkilä, Product Line Manager di Vaisala, afferma: "Siamo felici di assistere Octavia Carbon in questo importante progetto. Le nostre sonde di CO₂ basate su tecnologie esclusive sono state sviluppate per applicazioni impegnative come questa. Tuttavia, in linea con il nostro obiettivo chiave "Taking Every Measure for the Planet", questo progetto rappresenta un esempio perfetto di come la tecnologia di misurazione Vaisala contribuisca alla lotta al cambiamento climatico".

"In definitiva, il ruolo del processo DAC sarà determinato dal costo per tonnellata della CO2 catturata", spiega Khamis. "È una fortuna che la Rift Valley benefici di energia geotermica a emissioni zero, ma la scalabilità della nostra tecnologia dipenderà in larga misura dall'ottimizzazione dei processi".

La precisione e l'affidabilità delle misurazioni della CO2 sono essenziali sia per l'ottimizzazione del processo sia per i team operativi di Octavia Carbon. Senza misurazioni precise, non sarebbe possibile selezionare e migliorare le prestazioni del sorbente. Analogamente, la precisione delle misurazioni permette un controllo efficace del processo, consentendo al personale operativo, ad esempio, di individuare il momento esatto della saturazione del sorbente.

L'identificazione precisa e tempestiva del punto di saturazione del sorbente è essenziale per l'efficienza del processo, contribuendo a ottimizzare la cattura della CO2, limitare i costi, risparmiare tempo e ridurre il consumo energetico.

Infine, è fondamentale che i clienti di Octavia Carbon abbiano piena fiducia nella precisione e nell'affidabilità del CDR che acquistano. Tutto questo sarà supportato da una certificazione di terze parti, ma dipenderà interamente dalla precisione delle misurazioni della CO2.