CCUS: l’anidride carbonica come opportunità!
La nuova analisi pubblicata dall’Agenzia Internazionale dell’Energia (IEA) ha mostrato che le emissioni di CO2 legate alla produzione di energia a livello globale sono aumentate drasticamente del 6% nel 2021, raggiungendo 36,3 gigatonnellate (Gt) rispetto all’anno precedente. Questo aumento è stato alimentato principalmente dalle centrali elettriche a carbone, dove il carbone stesso ha rappresentato oltre il 40% dell’aumento totale delle emissioni mondiali di CO2 nel 2021, raggiungendo un nuovo picco e superando tutti i record precedenti (15,3 Gt). Anche per il gas naturale questo valore è cresciuto considerevolmente, a 7,5 Gt, rispetto ai livelli del 2019. Nel caso del petrolio, le emissioni di CO2 sono rimaste notevolmente più basse rispetto al periodo precedente alla pandemia, raggiungendo 10,7 Gt, principalmente a causa del limitato trasporto aereo globale. Date queste premesse, uno degli obiettivi più importanti della politica energetica dell’Unione Europea è ridurre i gas serra, come la CO2, il metano, l’ossido di diazoto e i gas fluorurati, che provocano un aumento della temperatura terrestre. Negli ultimi 100 anni, l’impennata delle concentrazioni di gas serra causate dall’uomo ha portato ad un aumento di 0,87°C (2006–2015 rispetto a 1850–1900) della temperatura media della superficie terrestre.
Il rapporto speciale del IPCC del 2018 dimostra che il riscaldamento globale potrà raggiungere 1,5 °C tra il 2030 e il 2052 se continua ad aumentare al tasso attuale. Pertanto, la riduzione delle emissioni di CO2 è diventata una delle priorità dei paesi altamente sviluppati, così come dei settori dell’industria privata in tutto il mondo. Alla luce di quanto sopra, nel 2019 l’Unione Europea (UE) ha lavorato sul pacchetto normativo “Clean Energy for All Europeans”, abbreviato in Clean Energy Package (CEP). Lo stesso anno, il Consiglio Europeo ha pubblicato una comunicazione sul Green Deal Europeo, ovvero una strategia il cui ambizioso obiettivo è che l’UE raggiunga la neutralità climatica entro il 2050. Nel 2021, il Consiglio Europeo ha adottato un obiettivo vincolante dell’UE di ridurre le emissioni nette di gas serra di almeno il 55% entro il 2030, rispetto ai livelli del 1990.
Per ridurre drasticamente i livelli di CO2 emessi nell’aria non è possibile pensare ad impianti che evitino la produzione dell’anidride carbonica, ma è necessario pensare a processi di cattura utilizzo e relativo stoccaggio, più semplicemente noti come CCUS (Carbon Capture Utilization and Storage). Questi processi prevedono prima la separazione della CO2 dai gas di risulta o di scarico di processi industriali, poi uno specifico utilizzo della CO2 o il relativo trasporto in un luogo di stoccaggio e quindi l’isolamento a lungo termine dall’atmosfera. La CCUS è una soluzione tecnologica in grado di ridurre significativamente le emissioni di CO2 dei processi industriali.
Della CCUS fanno parte sia la tecnologia CCU (Carbon Capture and Utilisation) sia la CCS (Carbon Capture and Storege).
La CCU è rivolta all’uso della CO2 intrappolata da emissioni industriali per una vasta gamma di prodotti/applicazioni commerciali. È possibile individuare molteplici tecnologie di utilizzo della CO2, con riferimento a prodotti chimici, a combustibili e materiali durevoli, alla carbonatazione di minerali e a materiali da costruzione, nonché alla coltivazione di alghe biologiche e alla conversione enzimatica.
Questa tecnologia ha iniziato ad attirare l’attenzione mondiale perché in grado di trasformare le emissioni di CO2 di scarico in prodotti di valore. Le tecnologie CCU mirano a un duplice obiettivo:
- ridurre le emissioni di CO2 in atmosfera
- creare prodotti ad alto valore aggiunto, in grado di equilibrare in parte i costi di cattura della CO2
In breve, le tecnologie di riutilizzo dell’anidride carbonica attraverso la sua conversione possono classificarsi nelle seguenti categorie:
- Produzione di combustibili: a partire dalla CO2 catturata e dall’idrogeno (derivante da fonti rinnovabili), è possibile produrre combustibili (metano, metanolo, etanolo, DME) per l’utilizzo in impianti energetici o nei sistemi di trasporto, o per applicazioni di energy storage.
- Mineralizzazione: si usa la CO2 per una più veloce degradazione chimica di alcuni minerali, per la produzione di materiali da costruzione (calcestruzzo e altri materiali carbonati).
- Produzione di materiali: tecnologie che utilizzano la CO2 per incrementare la fabbricazione di determinati prodotti (polimeri).
- Produzione di chemicals: tecnologie per la sintesi di prodotti chimici intermedi sia per l’industria chimica che farmaceutica.
Le tecnologie CCS invece prevedono lo stoccaggio della CO2 che viene immagazzinata geologicamente in modo permanente o su scale temporali geologiche, in falde acquifere saline, giacimenti di petrolio e/o gas o in giacimenti di carbone di difficile sfruttamento.
Un esempio pratico in cui si cerca di mettere in opera le tecnologie CCUS è nel settore del cemento dove sono in corso molti studi di settore ed è necessario eseguire test analitici tra cui la determinazione del Carbonio Inorganico (TIC) in modo sistematico.
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