CCUS Le soluzioni tecnologiche di cattura e utilizzo del carbonio
Le nuove tecnologie di Carbon Capture, Utilization & Storage (CCUS) continuano a rappresentare un tassello fondamentale per il raggiungimento degli obiettivi di decarbonizzazione a livello globale. Tra i settori chiave in cui queste tecnologie trovano applicazione si distinguono, in particolare, il trasporto e l'industria, due comparti caratterizzati da elevate emissioni e limitate opzioni di elettrificazione, di cui presentiamo di seguito una breve analisi.
E-FUELS E IL TRASPORTO: UN FUTURO NORMATO E COMPETITIVO
Come approfondito nel precedente articolo dedicato al quadro normativo, le leggi italiane ed europee stanno definendo target minimi di utilizzo di e-fuels per i settori marittimo e aereo, con obiettivi già fissati al 2030 e proiezioni di crescita considerevoli.
Secondo le stime, il livello produttivo europeo potrebbe raggiungere 250.000 tonnellate all'anno entro il 2030, per poi crescere fino a 40 milioni di tonnellate entro il 2050, come indicato dallo scenario Concawe. Tuttavia, le tecnologie attuali per la produzione di e-carburanti sono caratterizzate da costi elevati, pari a 6-8 volte quelli dei carburanti di origine fossile. Si prevede che la competitività economica degli e-fuels potrà essere raggiunta solo a partire dal decennio 2040-2050, grazie alla riduzione del costo dell'energia rinnovabile e al miglioramento delle economie di scala.
Un elemento chiave per il successo degli e-fuels sarà la localizzazione degli impianti di produzione in aree con costi energetici contenuti, soprattutto considerando che il prezzo dell'energia rinnovabile rappresenta una delle principali determinanti del costo di produzione. Nel frattempo, il settore aereo, che difficilmente potrà essere elettrificato o affidarsi completamente ai biofuel, prevede di coprire il 70% dei propri volumi al 2050 con carburanti sostenibili per l'aviazione (SAF), pari a circa 300 milioni di tonnellate. Raggiungere tali obiettivi richiederà un quadro di incentivi economici mirati, che sostengano sia la produzione che l’adozione su larga scala di questi carburanti innovativi.
Interessante, in questo contesto, la soluzione ideata da Synhelion, spin-off del Politecnico di Zurigo che ha sviluppato un processo solare termico per la produzione di carburanti sintetici senza utilizzo di elettricità. Il carburante Sun-to-Liquid ideato dallo spin-off utilizza solo CO₂, acqua ed energia solare, permettendo di chiudere il ciclo della CO₂. SWISS sarà la prima compagnia aerea ad adottarlo.
APPLICAZIONI INDUSTRIALI DELLA CO2: CHIMICA E COSTRUZIONI
Oltre al settore dei trasporti, il settore chimico offre un interessante banco di prova per la sperimentazione e validazione di modelli di produzione e distribuzione di prodotti derivati dalla CO₂.
Questo comparto presenta ampie opportunità di applicazione del carbonio, soprattutto nei polimeri e negli additivi chimici. Tuttavia, l’utilizzo della CO₂ in questi ambiti richiede una purezza molto elevata e processi produttivi sofisticati, che potrebbero ritardarne l’implementazione su larga scala. Le partnership industriali saranno fondamentali per sviluppare tecnologie catalitiche efficienti e sostenere la competitività economica di questi prodotti.
A titolo di esempio, è utile menzionare in questo contesto l’esempio di Carbon Recycling International (CRI), un’azienda islandese specializzata nella conversione diretta della CO₂ in metanolo tramite un processo catalitico. L’azienda ha avviato un impianto in Cina nel 2022 con una capacità di 110.000 tonnellate/anno e piani di espansione in Norvegia entro il 2025, grazie a un metodo che riduce le emissioni del 94% rispetto alla produzione tradizionale di metanolo.
Nel settore delle costruzioni, le soluzioni di utilizzo della CO₂ mediante processi di carbonatazione rappresentano invece una delle tecnologie più mature. Lo stoccaggio permanente di CO₂ in materiali da costruzione, come il calcestruzzo, offre vantaggi sia in termini di riduzione delle emissioni che di percezione pubblica rispetto ad altre tecnologie CCUS. Tuttavia, l’implementazione su larga scala di queste soluzioni è frenata in Italia da un quadro normativo non ancora pienamente favorevole e da barriere tecnologiche legate ai costi di trasporto e alle condizioni operative necessarie per i materiali da demolizione.
Un elemento cruciale per garantire la sostenibilità di queste applicazioni sarà l’adozione di analisi del ciclo di vita (LCA), volte a valutare l’effettivo impatto ambientale netto dell’utilizzo della CO2 nei materiali da costruzione. In parallelo, la collaborazione con il settore cementiero può rappresentare un’opportunità per accelerare la diffusione di queste tecnologie, seguendo l’esempio degli Stati Uniti, dove tali applicazioni sono già più avanzate. Carbon8, ad esempio, utilizza una tecnologia chiamata Accelerated Carbonation Technology (ACT) per mineralizzare la CO₂ e produrre materiali da costruzione sostenibili da residui industriali come polveri di cemento e scorie d'acciaio.
ALTRE APPLICAZIONI DELLA CO2: BIOGAS, ALIMENTARE E POLIMERI
La produzione di biogas mediante digestione anaerobica offre un’altra promettente opportunità per l’utilizzo della CO2. Attraverso processi di separazione a membrana, è possibile ottenere CO2 ad elevata purezza, adatta per settori come il food & beverage, dove esiste già un elevato livello di prontezza tecnologica. Questi utilizzi possono sostituire i processi tradizionali, contribuendo a ridurre ulteriormente l’impatto ambientale di settori consolidati.
NovoNutrients, fondata nel 2017, trasforma la CO₂ industriale in proteine monocellulari per l'acquacoltura, sfruttando l'idrogeno e la fermentazione microbica. Il loro obiettivo è ridurre le emissioni di gas serra e creare nuove fonti proteiche sostenibili.
In ambito chimico, l’interesse per prodotti tradizionali come l’urea rimane elevato, soprattutto considerando l’opportunità di sviluppare soluzioni enzimatiche innovative per la produzione. Nel comparto polimeri, invece, l’utilizzo della CO2 per la produzione di polioli destinati ad adesivi, sigillanti e schiume poliuretaniche dipenderà dalla capacità di formare partnership industriali e dall’efficienza dei sistemi catalitici. Infine, il settore degli additivi di carbonio rappresenta una soluzione ancora poco matura, ma con un grande potenziale per la creazione di filiere produttive alternative.
Bergen Carbon Solutions è un’azienda norvegese che converte la CO₂ in grafite e nanotubi di carbonio attraverso un processo di elettrolisi. Focalizzata sulla produzione di materiali per batterie, può ridurre le emissioni globali di CO₂ di oltre 21 milioni di tonnellate.
VERSO UN ECOSISTEMA INTEGRATO PER CCUS E E-FUELS
Il successo delle tecnologie CCUS e l’adozione su larga scala degli e-fuels dipenderanno fortemente dalla capacità di costruire un ecosistema di innovazione che unisca player pubblici e privati. Le normative italiane ed europee offrono una base promettente, ma sarà indispensabile rafforzare gli incentivi economici e creare partnership strategiche per superare le attuali barriere tecnologiche e di costo.
Il settore chimico e delle costruzioni possono fungere da laboratori di innovazione, sviluppando soluzioni che valorizzino l’uso della CO2, mentre il trasporto, in particolare quello marittimo e aereo, rappresenta il banco di prova più urgente per la sostenibilità degli e-fuels. Tuttavia, il futuro della decarbonizzazione richiede anche una visione concreta per l’implementazione di hub integrati di cattura, stoccaggio e utilizzo della CO2.
Questi hub rappresentano una delle best practice più promettenti per favorire la scalabilità delle tecnologie CCUS, e saranno al centro del prossimo articolo, dove esploreremo casi studio e modelli di successo che possono tracciare la strada verso un futuro sostenibile e gli ambiziosi obiettivi di decarbonizzazione al 2050.