L'ultimo rapporto dell'IPCC conferma che le attività umane, principalmente attraverso le emissioni di gas a effetto serra (GHG), hanno causato in modo inequivocabile il riscaldamento globale. Nel decennio 2011-2020, la temperatura superficiale globale è aumentata di 1,1°C rispetto ai livelli preindustriali (1850-1900). Per mitigare il riscaldamento globale di origine antropica, è fondamentale ridurre le emissioni di anidride carbonica (CO2), raggiungere emissioni nette zero di CO2 entro il 2050 e ridurre significativamente le emissioni di altri GHG. Le tecnologie di Cattura e Stoccaggio del Carbonio (CCS) svolgono un ruolo chiave nella riduzione delle emissioni di CO2, in particolare nei settori industriali "hard to abate", dove la produzione di CO2 è intrinseca nei processi produttivi. Carbfix, un'azienda islandese, ha sviluppato un metodo innovativo per la Cattura e lo Stoccaggio Mineralogico del Carbonio (CCMS). Questa tecnologia riguarda l'iniezione di CO2 in formazioni mafiche e ultramafiche, dove viene neutralizzata in modo permanente attraverso la formazione di minerali carbonatici stabili, impedendone così il rilascio nell'atmosfera. Questa tesi è parte di una collaborazione scientifica tra il CNR e Carbfix mirata a identificare potenziali siti per l'implementazione della tecnologia CCMS in Italia, in particolare in Sicilia. Una prima indagine di Castellari (2024) ha identificato tre siti favorevoli nelle formazioni vulcaniche dell'Altopiano Ibleo. L'obiettivo di questa tesi è fare un ulteriore approfondimento rispetto allo studio preliminare di Castellari, conducendo una valutazione dettagliata delle caratteristiche mineralogiche e geochimiche delle formazioni vulcaniche target per definire meglio il loro potenziale di stoccaggio. A tal fine, è stata condotto un campionamento nell'area di studio per raccogliere campioni rappresentativi, poi analizzati mineralogicamente e geochimicamente tramite microscopia ottica, catodoluminescenza (CL), microscopia elettronica a scansione (FE-SEM), diffrazione a raggi X (XRD), fluorescenza a raggi X (XRF), analisi del carbonio inorganico (IC) e analisi degli isotopi stabili dell'ossigeno (δ¹⁸O) e del carbonio (δ¹³C). Le formazioni vulcaniche target sono caratterizzate da un'ampia variabilità geochimica che può avere un alto potenziale CCMS. Tuttavia, l'alterazione progressiva, attraverso la formazione di fasi secondarie, come le smectite, riduce il potenziale CCMS consumando cationi divalenti e schermando le superfici dei minerali reattivi. Inoltre, la presenza di calcite come prodotto di alterazione fornisce informazioni sul potenziale di queste formazioni di mineralizzare la CO2. Integrando questi risultati con lo studio di Castellari, questa tesi offre una valutazione più approfondita del potenziale dei siti target e servirà come base preziosa per futuri sviluppi di progetti CCMS in Sicilia, identificando il Settore 3 (Piana di Catania) come promettente mentre nel Settore 2 (Capo Passero) sono necessarie ulteriori indagini.
The latest IPCC report confirms that human activities, mainly through greenhouse gas (GHG) emissions, have unequivocally caused global warming. Over the decade 2011-2020, global surface temperature increased by 1,1°C compared to the pre-industrial levels (1850-1900). To mitigate human-induced global warming, it is fundamental to reduce cumulative carbon dioxide (CO2) emissions and achieve net-zero CO2 emissions by 2050, together with significant reductions in emissions of other GHGs. Carbon Capture and Storage (CCS) technologies play a key role in reducing CO2 emissions, particularly in "hard-to-abate" industrial sectors where CO2 generation is an intrinsic part of production processes. Carbfix, an Icelandic company, has pioneered an innovative method for Carbon Capture and Mineral Storage (CCMS). This technology focuses on injecting CO2 in mafic and ultramafic formations, where it gets permanently neutralized via the formation of stable carbonate minerals, thereby preventing its release into the atmosphere. This thesis is part of a scientific collaboration between CNR and Carbfix aimed at identifying potential sites for CCMS implementation in Italy, specifically in Sicily. A first investigation by Castellari (2024) identified three favourable sites in the volcanic formations of the Iblean Plateau. The objective of this thesis is to take a step forward from Castellari's initial pre-feasibility study by conducting a detailed evaluation of the mineralogical and geochemical characteristics of the target volcanic formations to better constrain their storage potential. To achieve this, a field campaign was conducted to collect representative samples for mineralogical and geochemical assessment using optical microscope, cathodoluminescence (CL), scanning electron microscopy (FE-SEM), X-ray diffraction (XRD), X-ray fluorescence (XRF), inorganic carbon (IC) analyser and stable isotope analyses of oxygen (δ¹⁸O) and carbon (δ¹³C). The target volcanic formations are characterized by a wide geochemical variability which can have high CCMS potential. However, their progressive alteration, trough the formation of secondary phases, such as smectite, decreases the CCMS potential by consuming divalent cations and shielding reacting mineral surfaces. Additionally, the occurrence of calcite as an alteration product provides insight into the potential of these formations to mineralize CO2. By integrating these results with Castellari’s study, this thesis offers a refined assessment of the potential of the target sites and will serve as a valuable foundation for future CCMS project developments in Sicily indicating Sector 3 (Catania Plain) as promising and Sector 2 (Capo Passero) as requiring further investigation.
