By Nei suoi 4,5 miliardi di anni di storia, il pianeta Terra ha attraversato continue modificazioni della sua temperatura superficiale. Quella media di oggi è, globalmente, di circa 15 °C, ma in diverse occasioni è salita o si è abbassata di molto, in seguito a fenomeni naturali o celesti come eruzioni vulcaniche, impatti di meteoriti, variazioni dell’attività solare o dell’orbita terrestre. La vita sulla Terra ha reagito a tutto questo “stress” come meglio ha potuto, per lo più adattandosi.
Tuttavia, il periodo geologico che stiamo attraversando sta vedendo un rialzo delle temperature molto più rapido di quelli passati. E soprattutto, per la prima volta, questo sconvolgimento del clima avviene in concomitanza di un’intensa attività produttiva da parte dell’uomo che porta con sé elevate emissioni di anidride carbonica. Alla luce dell’obiettivo della carbon neutrality al 2050 imposto dall’Accordo di Parigi, dobbiamo quindi cercare di limitare la CO2 emessa in eccesso. In tal senso, le tecnologie di cattura della CO2 potranno rappresentare, in un futuro non troppo lontano, il contributo più significativo alla decarbonizzazione.
A livello industriale, in Europa, le industrie a cui si imputano i maggiori livelli di emissione di CO2 sono l’industria del cemento (responsabile per il 6-8% delle emissioni totali di CO2) e l’industria siderurgica e dell’acciaio, valori destinati a crescere visto che la produzione di entrambi questi materiali, usati in risposta a necessità irrinunciabili della popolazione, è fortemente legata alla crescita demografica. Per questi settori industriali la maggior parte delle emissioni di CO2 è imprescindibile perché legata alla materia prima utilizzata nel processo produttivo (CaCO3, carbonato di calcio, per il cemento e il coke come agente riducente dell’industria dell’acciaio). L’uso di combustibili alternativi o delle tecnologie più all’avanguardia sul mercato non possono risolvere completamente il problema emissivo dell’industria pesante, per cui le uniche soluzioni possibili sono lo stoccaggio (il così detto CCS, Carbon Capture and Storage) e l’utilizzo (CCU Carbon Capture and Utilization).
Per stoccaggio si intende il confinamento geologico della CO2 prodotta, in un sottosuolo adatto, tipicamente un vecchio giacimento di idrocarburi ormai esaurito. Sebbene ci siano progetti che mirano a un’implementazione su vasta scala della CCUS, la sua evoluzione dipenderà in gran parte dallo sviluppo di una rete di condutture per il trasporto della CO2. Per utilizzo si intende invece l’impiego della CO2 come materiale di partenza per la sintesi di prodotti chimici di base e per la sintesi di combustibili.
Anche il settore cemento è chiamato a contenere le emissioni di CO2 entro il 2050. Le imprese del settore, consapevoli del proprio ruolo nello sviluppo sostenibile, sono da sempre impegnate nella riduzione della propria impronta ambientale. In particolare, da anni investono nella ricerca sulla cattura della CO2 con interessanti progetti pilota per ottimizzarne le tecniche. Le ricerche si concentrano sui diversi aspetti del CCUS. Alcuni progetti, ad esempio, hanno l’obiettivo di trovare le modalità idonee per concentrare la CO2 nella corrente gassosa in modo da rendere più efficiente ed economica la cattura del carbonio (tra cui i progetti CLEANKER e Catch4climate). La CO2 catturata potrà poi essere trasferita in formazioni geologiche (come i giacimenti di gas vuoti) e stoccata in modo permanente; un esempio è l’impianto a Brevik in Norvegia.
Il progetto CLEANKER
www.cleanker.eu
Il progetto CLEANKER (CLEAN clinKER production by calcium looping process – Produzione di clinker con cattura della CO2 attraverso la tecnologia del calcium looping) si focalizza sulla cattura della CO2 nel processo di produzione del cemento. Si tratta di una iniziativa scientifica ambiziosa e affascinante che, se le aspettative saranno confermate, potrebbe rappresentare un’importante innovazione per il settore del cemento verso una ancora maggiore sostenibilità ambientale del processo produttivo.
Obiettivo della ricerca è verificare la possibilità di “catturare” l’anidride carbonica generata durante il ciclo produttivo del cemento, evitandone il rilascio in atmosfera e perseguendo, dunque, il fine ultimo di contribuire alla mitigazione dell’effetto serra. La cattura della CO2, associata alla successiva fase di stoccaggio, è infatto un processo chiave per le strategie dell’Unione Europea in tema di contenimento delle emissioni di gas serra.
La tecnologia studiata dal progetto CLEANKER per ridurre le emissioni di CO2 nell’ambito dei cementifici utilizzerà il principio del “Calcium looping”, ad oggi una delle soluzioni più promettenti per questo settore. Questa tecnologia, fino ad ora sperimentata solo in laboratorio, per la prima volta al mondo è stata integrata su scala pilota nell’impianto produttivo di Vernasca, in provincia di Piacenza (Buzzi Unicem).
La ricerca è finanziata all’interno di Horizon 2020 (H2020), il Programma Quadro del periodo 2014-2020 con cui la Commissione Europea supporta le più promettenti attività di ricerca, innovazione e trasferimento tecnologico in Europa. La decarbonizzazione dell’industria del cemento è prioritaria per la UE in quanto a ogni tonnellata di cemento prodotta è associata un’emissione di CO2 di circa 680 kg [Bref Cement, Lime and Magnesium Oxide, 2013] di cui meno del 40% attribuibile alla combustione. Non potendo prescindere dal restante 60%, poiché insito nella materia prima utilizzata, l’unica soluzione per questo settore resta quella della cattura con successivo stoccaggio ed eventualmente utilizzo in altri processi che richiedono CO2 come materiale di input.
Con la tecnologia del Calcium Looping è in teoria possibile produrre cemento catturando oltre il 90% dell’anidride carbonica prodotta: grazie al progetto CLEANKER si potrà giungere ad una stima delle modifiche e degli investimenti necessari per i cementifici esistenti e dei costi operativi, per arrivare a valutare la sostenibilità economica della tecnologia di cattura della CO2.
Il progetto, attivato nell’ottobre 2017, ha una durata di quattro anni e mezzo. ll primo anno e mezzo è stato dedicato all’ingegneria dell’impianto pilota, il secondo ha visto l’inizio della sua costruzione, ultimata nell’estate 2020, mentre l’anno in corso è dedicato alle campagne sperimentali e all’analisi dei risultati. Con l’avvio dell’impianto pilota, ideato, progettato e costruito nelle fasi iniziali della ricerca, il progetto è giunto dunque in una fase cruciale del proprio sviluppo, ovvero quello di provare la reale possibilità e successiva scalabilità della cattura della CO2 attraverso questa tecnologia. La fase di avviamento è stata completata e il team CLEANKER è pronto per effettuare i test. Nelle prossime settimane, a Vernasca, vedremo finalmente il pilota fornire i primi risultati.
