Una fondazione per la decarbonizzazione industriale

Il cambiamento climatico, favorito dalle emissioni di gas serra (GHG) a livello globale, impone un'azione urgente e decisa di riduzione delle emissioni di carbonio. Le industrie di processo sono importanti corresponsabili di questa situazione ma, in tutti i settori, l'impegno per la decarbonizzazione ha grandi possibilità di ridurre le emissioni e raggiungere l'obiettivo di "emissioni nette zero" entro il 2050. Se le industrie che, nel loro insieme, producono grandi quantità di carbonio riescono a dimezzare le emissioni — un obiettivo raggiungibile entro i prossimi decenni — le emissioni globali risulteranno ridotte di quasi il 15%. 

Gettare le basi per la decarbonizzazione industriale richiede leadership e coordinamento a livello globale in ogni settore industriale, oltre che importanti investimenti mirati in tecnologie innovative, pulite ed emergenti, come quelle legate all'idrogeno e ad altri combustibili alternativi.

Nel suo complesso, il settore dell'energia — elettricità, riscaldamento e trasporti — è responsabile di circa i tre quarti delle emissioni di GHG a livello globale. Il consumo di energia nell'industria incide per circa un terzo del totale e una parte significativa di queste emissioni deriva dalla produzione di ferro e acciaio, dai processi chimici e petrolchimici, dalla produzione farmaceutica, dal settore Oil & Gas e dalla produzione di cemento. 

Anche altri tipi di industrie contribuiscono notevolmente alle emissioni di gas serra - alimentare, metalli non ferrosi (ad es. alluminio), polpa e carta, lavorazione, settore minerario, cave, costruzioni, prodotti tessili, prodotti in legno e automotive. 

Senza dimenticare i trasporti che, svolgendo un ruolo importante in ogni mercato industriale, sono anch'essi responsabili di significative emissioni di GHG. In parte, ciò è dovuto alla generazione di elettricità per i veicoli elettrici (emissioni indirette) ma vanno considerate anche tutte le emissioni dirette provenienti dalla combustione dei combustibili fossili che alimentano le attività di trasporto. 

Per effetto della combustione di benzina e diesel, il trasporto su strada rappresenta una quota significativa delle emissioni globali. In questo caso, si stima che il 60% delle emissioni derivi dal trasporto passeggeri e il restante 40% dal trasporto merci. 

Il trasporto aereo, marittimo e ferroviario completano, infine, il quadro delle emissioni nel settore dei trasporti. Un'ulteriore fonte di inquinamento sono poi le condutture che, quando costruite male o non sottoposte alla necessaria manutenzione, possono dare origine a emissioni fuggitive dirette - soprattutto di metano, un GHG molto potente. 

Nel loro complesso, bruciando carbone, petrolio e gas naturale nelle centrali elettriche convenzionali, le utility producono la maggiore percentuale di emissioni di GHG. Di conseguenza, la transizione a tecnologie più pulite per la generazione di energia è un percorso irrinunciabile per la riduzione del carbonio. 

A livello globale, l'obiettivo generalmente accettato di decarbonizzazione dell'industria è quello di raggiungere "emissioni nette zero" entro il 2050. Come illustrato nel grafico, abbiamo fatto progressi in materia di riduzione delle emissioni industriali ma non tutte le iniziative sono volte al raggiungimento dell'obiettivo di "emissioni nette zero". 

Sono diversi i possibili percorsi verso la riduzione delle emissioni di carbonio degli impianti industriali e ognuno di questi verrà discusso nelle sezioni che seguono. 

Leadership e coordinamento commerciale a livello globale

I gruppi di leadership globali hanno ideato percorsi per ridurre i GHG, soprattutto attraverso la SBTi (Science Based Targets initiative) che stabilisce gli obiettivi di impatto climatico per le aziende. SBTi è un'iniziativa globale fondata da Carbon Disclosure Project, UN Global Compact, World Resources Institute e World Wildlife Fund. Grazie a obiettivi stabiliti su basi scientifiche, aziende e nazioni possono usare sistemi di misura imparziali per determinare gli attuali livelli di GHG e le quote di riduzione richieste per raggiungere "emissioni nette zero". Endress+Hauser è membro della SBTi dal 2023. 

Investimenti in tecnologia pulita innovativa ed efficienza energetica

Per raggiungere obiettivi ambiziosi come "emissioni nette zero" entro il 2050, le aziende devono pianificare immediatamente le loro iniziative di decarbonizzazione e accelerarne l'implementazione nel momento in cui la tecnologia disponibile consente di ottenere risultati significativi. A tal riguardo, governi e aziende private stanno investendo in tecnologie pulite per sfruttare, ad esempio, idrogeno verde, energia solare, energia eolica, energia idroelettrica, energia delle maree ed energia nucleare.

Dato che, attualmente, non tutte queste tecnologie sono affidabili in egual misura, occorre prestare attenzione a colmare le temporanee lacune. Tutte queste tecnologie sono a zero emissioni di carbonio ovvero non producono emissioni atmosferiche nocive. Inoltre, le industrie devono impegnarsi a ridurre sprechi e malfunzionamenti nei loro processi (ad es. le perdite), tutti causa di emissioni inutili.

Tecnologie e pratiche attuali ed emergenti per la decarbonizzazione attraverso l'uso dell'idrogeno

idrogeno verde è completamente sostenibile e non emette GHG né durante l'uso né in fase di produzione. Essendo facilmente accumulabile e molto versatile, può essere combinato con altri prodotti come il gas sintetico e l'elettricità. 

Tuttavia, nonostante i suoi benefici per il clima, l’idrogeno presenta anche degli svantaggi. Prima di tutto, è costoso da produrre e utilizzare rispetto ad altre fonti di energia verde. Inoltre, preoccupano la sua scalabilità e il suo posto nella catena logistica. 

L’idrogeno resta comunque una fonte di energia promettente e sia gli operatori del trasporto terrestre che quelli del trasporto marittimo stanno investendo in ricerca e sviluppo. Anche gli impianti per la produzione di energia stanno cercando il modo di integrare - o sostituire completamente con l'idrogeno - le loro operazioni basate sul gas naturale. L'idrogeno può anche essere miscelato al gas naturale, nelle condotte esistenti, per ridurre le emissioni. 

Recupero di calore e integrazione settoriale 

Una decarbonizzazione efficiente richiede una serie di tecnologie basate sull'energia rinnovabile per l'elettricità. Ciò è particolarmente vero per le tecnologie di riscaldamento, raffreddamento e recupero del calore, oltre che per la tradizionale produzione combinata di energia elettrica e termica (CHP), gli impianti di cogenerazione e il teleriscaldamento. In materia di impegno per la decarbonizzazione, il settore del riscaldamento e del raffreddamento è indietro del 10% rispetto al settore elettrico. 

La decarbonizzazione del settore del riscaldamento è particolarmente importante nelle aree densamente popolate come l'Europa, il Nord America, l'India e la Cina perché rappresenta tra un quarto e la metà del consumo finale di energia in questi mercati e gran parte delle emissioni di carbonio nel resto del mondo. 

I settori del riscaldamento e del raffreddamento devono contribuire alla riduzione delle emissioni di GHG aumentando l'uso di fonti energetiche rinnovabili. Anche l'impegno per l'integrazione settoriale — che mira a integrare elettricità, riscaldamento e trasporti in un sistema più centralizzato e codipendente per ottimizzare l'efficienza energetica — contribuisce a questo scopo. 

Fare leva sull'elettrificazione diretta e indiretta può aumentare l'agilità nell'utilizzo dell'energia di questi settori, oltre che offrire la possibilità di ridurre e riutilizzare l'energia nei sistemi di accumulo energetico. 

Un piano per la decarbonizzazione industriale e il raggiungimento di "emissioni nette zero" 

La riduzione delle emissioni di carbonio dell'industria non può essere affidata a singole iniziative perché richiede il contributo di tutta una serie di settori di mercato, tra cui organizzazioni e parti interessate pubbliche e private. 

Dato che la riduzione del carbonio ha un costo finanziario per le singole imprese, il successo in questo settore dipende dalle normative e dagli incentivi. Alcune modifiche possono essere autofinanziate come, ad esempio, la modifica dei processi per ridurre il consumo di energia e materie prime producendo lo stesso prodotto. Tuttavia, molte iniziative di riduzione del carbonio non sono finanziariamente sostenibili, nemmeno a lungo termine. Ed è qui che, per stimolare lo slancio, diventano necessari aiuti esterni. 

Negli ultimi due decenni, le pressioni politiche e sociali a tal riguardo sono aumentate e stanno iniziando a dare risultati. Tuttavia, trattandosi di progressi lenti e frammentari, l’industria rischia di non raggiungere l’obiettivo di "emissioni nette zero"entro il 2050 e potrebbe rivelarsi necessario introdurre incentivi su scala globale per favorire una maggiore circolarità. 

Inoltre, ogni settore industriale deve avere accesso a un’ampia varietà di fonti energetiche a basse emissioni di carbonio —tra cui l'idrogeno verde, l'energia idroelettrica, solare, eolica, delle maree (ancora in via di sviluppo) e nucleare — per fornire l'energia richiesta senza aumentare le emissioni di GHG. Oltre alle forniture energetiche ecocompatibili, saranno la cattura del carbonio e le tecnologie di accumulo a supportare gli sforzi di riduzione delle emissioni delle organizzazioni.

Ogni impianto e ogni settore devono ridurre anche gli sprechi migliorando, nel contempo, la qualità dei prodotti e le prestazioni operative. La circolarità attraverso il riciclo garantisce la conservazione delle risorse e la minimizzazione degli sprechi. 

Infine, l'implementazione delle tecnologie di digitalizzazione di Industria 4.0/5.0 - che prevede l'analisi dei dati acquisiti dalla strumentazione - permetterà di utilizzare soluzioni avanzate di controllo dei processi di produzione e dell'intera catena del valore. Questo tipo di iniziative aumenterà la produttività, migliorerà il controllo della produzione e ridurrà sprechi e rifiuti.

Decarbonizzare l’industria globale, i servizi di pubblica utilità e i trasporti è un compito arduo che richiede l'intervento di soggetti pubblici e privati ​​in tutto il mondo. L’impresa è fattibile ma, per raggiungere gli obiettivi di "emissioni nette zero" entro il 2050, sarà necessario un grande sforzo collettivo.