Riduzione delle emissioni di anidride carbonica con la gestione industriale del carbonio

L’urgenza di controllare il cambiamento climatico ha richiamato l’attenzione, in tutto il mondo, sulle emissioni industriali di anidride carbonica. Pur essendo indispensabile alla vita sulla Terra, la sovrabbondanza di questo gas serra nell'atmosfera - dovuta in gran parte all'attività umana - sta contribuendo al riscaldamento globale.

Di conseguenza, spinta dall’evoluzione delle normative, dall'atteggiamento sempre più vigile delle parti interessate e dalla crescente consapevolezza che la responsabilità ambientale è una componente etica del fare impresa, l’industria sta esplorando tutte le possibili misure di mitigazione.

La gestione delle emissioni di carbonio nasce dall'esigenza dell’umanità di rallentare il cambiamento climatico. I governi, ad esempio, stanno implementando normative sempre più rigide sui processi ad alto impatto. L’accordo di Parigi, ratificato nel 2015 da 196 paesi, ha fissato l'obiettivo globale di limitare il riscaldamento a 1,5 °C (34.7 °F) rispetto ai livelli preindustriali. Per mantenere le temperature entro questo limite sarà necessario ridurre del 45% le emissioni di gas serra entro il 2030 e aumentare nettamente i processi industriali a "emissioni nette zero" entro il 2050.

A sostegno di questo obiettivo globale stanno emergendo, a livello locale, legislazioni che impongono un prezzo al carbonio, come i Clean Air and Inflation Reduction Acts statunitensi, la legge europea sul clima o il sistema di scambio delle quote di emissione della UE. Queste misure obbligano o incentivano le industrie a ridurre la loro impronta di carbonio considerando il costo delle emissioni nelle loro decisioni aziendali.

Oltre alle normative, ci sono anche altri fattori che spingono verso le tecnologie di gestione del carbonio nell'industria:

• Obiettivi aziendali di "emissioni nette zero": molte aziende mirano ad allinearsi agli obiettivi globali e alle aspettative delle parti interessate fissando ambiziosi obiettivi interni di azzeramento delle emissioni. Per raggiungere questi traguardi è necessario misurare, monitorare e rendicontare con precisione i dati sulle emissioni.
• Conformità della catena di fornitura: importanti aziende impegnate a perseguire la sostenibilità richiedono anche ai loro fornitori di dimostrare il proprio impegno in materia di riduzione del carbonio. Per non perdere preziose partnership commerciali, i fornitori devono quindi definire e rendicontare gli obiettivi.
• Il mercato del carbonio: il mercato volontario del carbonio rappresenta un incentivo finanziario per la riduzione del carbonio perché consente alle aziende di compensare le proprie emissioni acquistando crediti di carbonio che finanziano altri progetti di cattura del carbonio.
• ESG: gli investitori sono più consapevoli dei rischi finanziari associati al cambiamento climatico e alcuni di loro chiedono trasparenza e iniziative adeguate da parte delle aziende in cui investono. Negli ultimi dieci anni, i fattori ESG sono diventati sempre più importanti e le performance di sostenibilità aziendale sono spesso considerate un indicatore chiave del valore e della resilienza a lungo termine di un'azienda. Le organizzazioni con solide strategie di gestione del carbonio sono posizionate meglio per attrarre capitali di investimento, gestire il rischio reputazionale e ottenere un vantaggio competitivo in un mondo in cui la tutela dell'ambiente è sempre più apprezzata.

Rispetto alle tradizionali strategie di mitigazione che si concentrano sulla riduzione immediata delle emissioni, i sistemi di cattura, utilizzo e sequestro del carbonio (CCUS) adottano un approccio diverso. Il loro obiettivo è quello di catturare l'anidride carbonica alla fonte e utilizzarla per creare prodotti di valore o sequestrarla in sicurezza per evitare i danni ambientali derivanti dal suo rilascio. Ciascuna di queste tre operazioni sta evolvendo rapidamente, accanto a metodologie volte ad aumentare l'efficienza.

Il processo di cattura del carbonio comporta la rimozione della CO₂ dai gas di scarico del processo, in modo da impedirne il rilascio in atmosfera. I metodi possibili sono diversi, presentano vantaggi e sfide differenti e non tutti possono contare sulla stessa maturità tecnologica.

La cattura post-combustione è il metodo più maturo e ampiamente disponibile, utilizzato soprattutto per la cattura dell'anidride carbonica dai gas di combustione delle centrali elettriche e degli impianti industriali a valle della combustione dei combustibili fossili. Come solventi per assorbire l'anidride carbonica dal flusso di gas vengono generalmente utilizzate le ammine.

Sebbene catturi efficacemente gran parte dell'anidride carbonica, questo metodo è ad alta intensità energetica in quanto, per la rigenerazione del solvente amminico, richiede una notevole quantità di calore. Ciò ha un impatto negativo sull'efficienza complessiva dell'impianto e del processo. Se poi l’energia viene generata bruciando combustibili fossili, il problema peggiora.

La cattura precombustione, invece, intercetta l'anidride carbonica a monte del processo. In base alla concentrazione di CO₂, si possono utilizzare tecnologie di cattura basate sulle ammine o altri metodi.

In termini di utilizzo, i sistemi CCUS offrono l'opportunità di trasformare l'anidride carbonica da prodotto di scarto destinato al contenimento in un prodotto commerciabile.

Il recupero avanzato del petrolio (EOR) ne è un esempio. L'anidride carbonica catturata viene iniettata nei giacimenti quasi esauriti di petrolio e gas sia per aumentare la produzione di petrolio che per sequestrare la CO₂ nel sottosuolo. Tuttavia, questo metodo richiede un attento monitoraggio per mitigare i potenziali rischi ambientali associati alle eventuali perdite di anidride carbonica o all'aumento indotto della sismicità.

La CO₂ può essere utilizzata anche come materia prima per la produzione di un'ampia serie di materiali utili, tra cui cemento, plastica e combustibili. Questo approccio offre un'alternativa sostenibile alla produzione tradizionale basata sui combustibili fossili ma il suo successo dipende dalla domanda del mercato, dalla riduzione dei costi e dall'impatto ambientale complessivo del prodotto.

Il carbonio catturato può aiutare anche a decarbonizzare l'industria chimica creando prodotti di valore come i poliuretani. Questo approccio all’economia circolare è promettente ma, a causa dei costi, competere con la produzione tradizionale basata sui combustibili fossili resta difficile.

Quando non può essere riutilizzata per limiti tecnologici o di costo, l'anidride carbonica deve essere sequestrata permanentemente nel sottosuolo per impedirne il rilascio in atmosfera. Il sequestro geologico è il metodo più maturo e ampiamente utilizzato per contenere le emissioni di anidride carbonica. Richiede l'iniezione del gas nelle profondità del sottosuolo, in formazioni geologiche accuratamente selezionate. Giacimenti di petrolio e gas esauriti, falde acquifere saline profonde e cupole saline sono scelte comuni per il sequestro del carbonio a lungo termine. Queste formazioni geologiche offrono uno spazio vasto e sicuro grazie agli strati di roccia impermeabile che impediscono la dispersione della CO₂ in atmosfera.

Lo stoccaggio sicuro e permanente del carbonio richiede una valutazione approfondita del sito, sistemi di monitoraggio avanzati e normative rigorose. Queste misure aiutano a controllare i potenziali rischi quali perdite di anidride carbonica, aumento della sismicità e contaminazione delle falde acquifere. Sebbene il sequestro geologico rimanga l'opzione più praticabile per il prossimo futuro, i ricercatori continuano a esplorare anche altri metodi.

La carbonatazione minerale, ad esempio, imita i processi geologici naturali facendo reagire la CO₂ con gli elementi presenti nella terra per formare minerali carbonatici stabili, bloccando efficacemente il carbonio per lunghi periodi di tempo. Sebbene il sequestro a lungo termine abbia un grande potenziale, questo processo richiede un notevole apporto energetico e presenta una serie di ostacoli in termini di costi, scalabilità e disponibilità delle risorse.

Anche se la fattibilità dei sistemi CCUS sta aumentando, la loro adozione diffusa è ancora ostacolata da diversi fattori. Uno dei più importanti è che le tecnologie CCUS richiedono notevoli investimenti di capitale. Per favorire l'adozione di sistemi CCUS e avere un impatto significativo sulle emissioni globali è necessario poter contare sulla cooperazione a livello globale, oltre che su investimenti sostanziali in nuove infrastrutture tra cui, ad esempio, condotte e reti di stoccaggio e trasporto.

La cattura e la compressione della CO₂ richiedono una notevole quantità di energia che, potenzialmente, annulla parte dei benefici derivanti dalla riduzione delle emissioni. Migliorare l’efficienza energetica delle tecnologie CCUS è quindi fondamentale per aumentare i benefici ambientali nel loro complesso.

Per la diffusa adozione dei sistemi CCUS, occorre superare anche la diffidenza dell'opinione pubblica, in particolare per la possibilità di perdite di anidride carbonica dal sito geologico di sequestro. Lo sviluppo di infrastrutture solide e l’attuazione di normative rigorose sono indispensabili per gestire i rischi associati alle emissioni industriali e ottenere la fiducia delle comunità.

La gestione delle emissioni di CO₂ presenta una serie di sfide ma l’inazione potrebbe avere conseguenze peggiori. Essendo un gas serra rilasciato in atmosfera, l'anidride carbonica aggrava il problema del cambiamento climatico. Le tecnologie CCUS offrono un modo per eliminare o mitigare il suo impatto. Nonostante il loro potenziale, c'è ancora molto lavoro da fare per implementare metodi di cattura efficienti e strategie di utilizzo efficaci.

Lo sviluppo di casi d'uso richiede una collaborazione continua tra governo e industria ma, con la maturazione delle tecnologie di gestione del carbonio e la realizzazione di economie di scala, i costi dovrebbero diminuire in modo significativo e migliorare la fattibilità economica di un’economia circolare del carbonio.

Esplorare tecnologie innovative come quelle dei sistemi CCUS, ottimizzare l'efficienza energetica dei processi esistenti e investire in risorse energetiche rinnovabili sono passi essenziali che ogni impresa industriale dovrebbe compiere per ridurre le emissioni di carbonio. Con l’aumento della domanda di soluzioni a basse emissioni di carbonio, le aziende in grado di gestire efficacemente l’anidride carbonica possono acquisire una serie di vantaggi competitivi tra cui la possibilità di attrarre un maggior numero di investitori e la creazione di una solida reputazione in materia di sostenibilità.