Come funziona la tecnologia CCS, quali sono le aziende impegnate e quali i numeri del 2022: il punto sui progetti che riguardano l’Italia
Il cambiamento climatico è senza dubbio il problema più urgente del nostro tempo e con il passare del tempo si sta raggiungendo un punto critico. Gli effetti del riscaldamento globale associato alle emissioni di CO2 sono ormai su una scala senza precedenti, dai modelli meteorologici alterati che mettono a repentaglio la produzione alimentare all’innalzamento del livello del mare che aumenta la probabilità di inondazioni catastrofiche.
COME CONTRASTARE IL FENOMENO
Dal punto di vista dei possibili rimedi per contrastare questo fenomeno, in larga parte di origine antropica, con il tempo si sono ideate tecniche di mitigazione che, evitando o limitando la produzione di gas serra in atmosfera, riducono la gravità degli effetti del cambiamento climatico.
L’Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) ha sottolineato che per raggiungere gli obiettivi dell’Accordo di Parigi e limitare l’aumento della temperatura a 1,5 gradi centigradi occorre utilizzare tutte le tecnologie per rimuovere il carbonio dall’atmosfera, oltre a intensificare i nostri sforzi per ridurre le emissioni. Una di queste tecnologie, la CCS (Carbon Capture and Storage), potrebbe rivelarsi cruciale nella lotta al riscaldamento globale.
COME FUNZIONA IL CCS
La CCS (Carbon Capture and Storage) è un processo tecnologico che consiste nella cattura dell’anidride carbonica (CO2) emessa da impianti industriali o di generazione elettrica, nel trasporto della CO2 verso la sua destinazione finale e nel suo successivo stoccaggio geologico di lungo termine.
Si tratta di una tecnologia il cui ampio impiego sarà indispensabile alla transizione energetica, in particolare per la decarbonizzazione dei settori hard to abate.
La cattura della CO2 avviene attraverso diverse tecnologie utilizzate in tre macrocategorie di processi, tra loro alternativi: Cattura post-combustione che consiste nella separazione dell’anidride carbonica in coda al processo, quando normalmente la CO2 sarebbe rilasciata in atmosfera; Cattura pre-combustione in cui il combustibile va incontro a un pretrattamento ad alta temperatura da cui si ottiene una miscela di anidride carbonica e gas di sintesi o idrogeno; e ossicombustione, processo che prevede l’utilizzo dell’ossigeno in sostituzione dell’aria per la combustione, in modo da ottenere una corrente di gas esausti costituiti principalmente da vapore acqueo e anidride carbonica.
COME SONO ANDATI I PROGETTI 2022 DEL SETTORE CCS
Nel mondo sono attivi già molti progetti nell’ambito della cattura e dello stoccaggio dell’anidride carbonica: basti pensare che i primi impianti sono stati realizzati nel 1972 in Texas. Passando all’oggi, nel 2022, la capacità totale dei progetti CCS in fase di sviluppo è stata di 244 milioni di tonnellate all’anno di anidride carbonica.
A settembre 2022, il Global CCS Institute contava un totale di 196 progetti CCS, di cui 30 già operativi e 153 ancora in fase di sviluppo. Il numero di progetti di installazione di CCS è aumentato del 44% dal 2021, continuando il trend crescente di progetti in costruzione iniziato nel 2017. Gli ultimi vent’anni di esperienza hanno evidenziato la diversità delle applicazioni di CCS e, in particolare, la sua funzione essenziale nella gestione delle emissioni da processi industriali. 
CHI SONO I PRINCIPALI FORNITORI DI TECNOLOGIE DI CATTURA DELLA CO2
Sono molte le aziende, a livello internazionale, che stanno puntando decise su questa tecnologie: i principali fornitori sono perlopiù europei (Shell, Aker Solutions, Linde, Air Liquide, Saipem, BASF, Giammarco Vetro Coke), nordamericani (Flour, UOP, Svante, Baker Hughes, Carbon Engineering) e asiatici (Mitsubishi MHI, Toshiba). A prescindere dalla specifica tecnologia di cattura, la realizzazione dell’impianto è quasi sempre affidata ad un EPC contractor locale (come ad esempio le italiane Rosetti Marino, Saipem, Maire Tecnimont, Techint, Cosmi ed altre).
COSA DICONO LE RICERCHE SULLA CATTURA DELLA CO2
Ma la domanda è: si tratta di una tecnologia che è in grado di raggiungere gli obiettivi che si è posta per tempi, efficacia e costi? Nel report “Technology readness and costs of Ccs” redatta dal Global Ccs institute di marzo 2021, viene evidenziato che la cattura e lo stoccaggio del carbonio “sono tecnologie essenziali per contribuire a raggiungere l’ambizione di azzerare le emissioni antropiche di gas serra entro il 2050”. E come per tutte le soluzioni, “il costo della diffusione dei sistemi di cattura, trasporto e stoccaggio della CO2 è di vitale importanza economica e ambientale”.
I MIGLIORAMENTI DELLA TECNOLOGIA NE RIDUCONO I COSTI
Per questo, conclude il report “tutti gli elementi della catena di valore della cattura e dello stoccaggio del carbonio sono maturi e sono in funzione da decenni”. E per questo “i miglioramenti incrementali di queste tecnologie hanno e continueranno a ridurne il costo”.
Solo a titolo di esempio, il costo della cattura da una centrale elettrica a carbone “si è ridotto di circa il 50% negli ultimi 10-15 anni”, spiega la ricerca. Si tratta di miglioramenti che derivano “dall’apprendimento attraverso la pratica, dalla concorrenza tra i fornitori, da sviluppi più ampi che sfruttano le economie di scala e da sinergie commerciali che riducono il rischio e quindi il costo degli investimenti nella CCS”. Insomma “per quanto riguarda il miglioramento delle prestazioni e la riduzione dei costi, la CCS non è diversa da qualsiasi altra tecnologia industriale”.
La ricerca individua quali fattori dominanti di costo per il carbon capture and storage la maggiore è la concentrazione di CO2 nel flusso di gas, (“minore è il costo di cattura”); la scala degli impianti di cattura della CO2 e delle infrastrutture di trasporto (“Il costo per tonnellata di CO2 catturata da fonti diluite aumenta rapidamente quando la capacità dell’impianto di cattura scende al di sotto di circa 250kt di CO2 all’anno”).
Ma anche il costo dell’energia (“La CCS richiede una notevole quantità di energia per rigenerare i mezzi di cattura della CO2 e per comprimere la CO2 alle pressioni molto elevate necessarie per ottenere una fase densa adatta al trasporto e allo stoccaggio geologico”), il costo del capitale, le caratteristiche della risorsa di stoccaggio geologico (“I costi saranno più bassi per le risorse di stoccaggio ben caratterizzate (che richiedono meno dati da raccogliere), più vicine all’impianto di cattura, onshore rispetto a offshore, con un’elevata iniettività (che richiede meno pozzi) e per le quali le infrastrutture esistenti possono essere riutilizzate a fini di stoccaggio.
COSTI VARIABILI MA ESISTONO OPPORTUNITA’ DI COSTI COMPETITIVI RISPETTO AD ALTRE OPZIONI
“Il costo della CCS è quindi molto variabile – sottolinea il report -. Per le opportunità a basso costo, ad esempio la lavorazione del gas naturale su larga scala, la CCS può costare meno di 20 dollari/t CO2. Per le fonti di CO2 relativamente diluite, come i gas di scarico di una centrale elettrica a gas, o dove le distanze di trasporto sono lunghe o i costi di stoccaggio sono elevati, la CCS può costare oltre 120 dollari/t CO2.
“È chiaro che oggi esistono molte opportunità di impiego della CCS, che possono garantire una riduzione sostanziale delle emissioni a costi molto competitivi rispetto ad altre opzioni. Per raggiungere gli obiettivi climatici, queste opportunità devono essere sfruttate per accelerare rapidamente il tasso di diffusione delle CCS. Ciò richiederà una politica forte per rimuovere le barriere e incentivare gli investimenti del settore privato nelle CCS. Le opzioni politiche sono tutte note e si sono dimostrate efficaci in altri settori”.
I PROGETTI IN EUROPA
L’Europa è sicuramente una delle regioni su cui si sta maggiormente puntando sulla tecnologia CCS. Il Fondo europeo per l’innovazione, che mira a investire circa 38 miliardi di euro entro il 2030 in tecnologie pulite innovative in Europa (sulla base della vendita all’asta di 450 milioni di quote dal 2020 al 2030), ha annunciato i primi beneficiari di sovvenzioni a seguito del primo e del secondo invito a presentare progetti.
Su un totale di sette candidati selezionati, quattro progetti selezionati nel primo bando 2021 avevano una componente CCS. Gli impianti CCS di Finlandia, Belgio, Svezia e Francia beneficeranno di finanziamenti per sostenere i loro progetti CCS rispettivamente nei settori dell’idrogeno, della chimica, della bioenergia e della produzione di cemento.
I risultati del secondo bando annunciato nel 2022 hanno visto il finanziamento di sette progetti CCS e CCU. Sono stati selezionati progetti in Bulgaria, Islanda, Polonia, Francia, Svezia e Germania, che spaziano dalla produzione di cemento a basse emissioni di carbonio, allo sviluppo di siti di stoccaggio di minerali di carbonio e alla produzione sostenibile di carburante per l’aviazione. L’imminente terzo bando avrà un pool di finanziamenti di circa 3 miliardi di euro, rispetto agli 1,5 miliardi di euro del bando precedente, nel tentativo di accelerare la transizione verde.
LA COMMISSIONE EUROPEA HA PREMIATO IL PROGETTO HERCCULES – HEROES IN SOUTHERN EUROPE TO DECARBONIZE INDUSTRY WITH CCUS
La scorsa settimana, ha inoltre preso il via HERCCULES, un progetto di ricerca internazionale coordinato da LEAP (Laboratorio Energia e Ambiente Piacenza). Il consorzio costituito dai 23 partners lavorerà per 5 anni con l’obiettivo di dimostrare la fattibilità dell’intera filiera di Cattura, Utilizzo e Stoccaggio di CO2 (CCUS, Carbon Capture, Utilisation and Storage) in regioni del sud Europa ad elevata densità industriale, nella fattispecie in Pianura Padana e Grecia. Il progetto scaturisce da un’ambiziosa idea dei ricercatori del LEAP e del Politecnico di Milano inoltrata alla commissione Europea con il supporto di Eucore, e finanziata da Horizon Europe, il programma quadro istituito per valorizzare promettenti iniziative di ricerca Europee.
Il finanziamento, aggiudicato nel contesto di un bando Innovation Action, ammonta a circa 30 milioni di euro più altro 10 messi a disposizione dai partners industriali, tra cui aziende italiane – A2A, Buzzi Unicem, Eni, Eucore e Tecno Project Industriale (TPI, Gruppo SIAD) – e divisioni italiane di gruppi multinazionali – Air Liquide, Energean, Boston Consulting Group. Il progetto intende innescare azioni concrete per il contenimento delle emissioni di CO2 con un approccio innovativo, integrato e replicabile. Focus primario la decarbonizzazione della produzione di cemento e della termovalorizzazione dei rifiuti, due settori strategici per l’economia circolare.
ENI TRA LE AZIENDE IMPEGNATE
In particolare, Eni mette a disposizione di HERCCULES la propria esperienza e le proprie infrastrutture relative al progetto Ravenna CCS, primo progetto di stoccaggio dell’anidride carbonica che Eni e Snam stanno realizzando a Ravenna. La prima fase del progetto prevede la cattura dalla centrale Eni di Casalborsetti di 25mila tonnellate di CO2, che saranno convogliate verso la piattaforma di Porto Corsini Mare Ovest e infine iniettate nell’omonimo giacimento a gas esaurito nell’offshore ravennate. La seconda fase del progetto, in avvio nel 2027, prevede la cattura di 4 milioni di tonnellate di anidride carbonica proveniente da siti industriali.
UN’OPPORTUNITÀ PER L’EUROPA DEL SUD
In Europa si contano oggi circa 70 progetti di CCUS in diversi stadi di sviluppo, concentrati quasi esclusivamente nei paesi del Nord. HERCCULES punterà ad accelerare l’applicazione della CCUS nell’Europa Mediterranea, facendo leva sulle iniziative di trasporto e stoccaggio già in fase realizzativa in Italia e Grecia e sviluppando tecnologie di cattura innovative non solo efficienti, ma anche particolarmente flessibili e replicabili, al fine di poter essere adattabili alle evoluzioni tecnologiche dei settori industriali di riferimento.
UN PROGETTO CON UNA FORTE IMPRONTA MADE IN ITALY
Squadre specializzate di scienziati e di ingegneri dedicheranno oltre 9000 ore di test nella dimostrazione di processi innovativi di cattura della CO2 installati in due cementifici (uno gestito da Buzzi Unicem, l’altro da TITAN Cement Group) e un termovalorizzatore gestito da A2A. Gli impianti sperimentali saranno basati su avanzate tecnologie di cattura ossi-combustione e post-combustione tra cui il Calcium Looping (progettato e realizzato da Sumitomo SHI FW) combinate con processi criogenici di purificazione (realizzati da TPI), in grado di separare CO2 con efficienze e purezze prossime al 100%. Una parte del flusso di CO2 pura sarà destinato all’utilizzo in processi produttivi: mineralizzazione per la produzione di nuovi materiali cementizi che potrebbero sostituire il convenzionale calcestruzzo (caratterizzato da un’elevata impronta carbonica), e impiego nel settore dei gas tecnici.
Le attività includeranno anche il trasporto di CO2 (di cui si occuperanno rispettivamente Air Liquide Italia e TITAN Cement Group), dai siti industriali di cattura ai due siti di stoccaggio geologico di Ravenna (gestito da una Joint Venture partecipata da Eni) in Italia e Prinos (gestito da ENERGEAN) in Grecia, completando la dimostrazione dell’intera filiera CCUS. Grazie alla cattura della CO2 biogenica e al suo riutilizzo e/o stoccaggio, HERCCULES intende dimostrare la possibilità di conseguire emissioni di CO2 negative, trasformando i cluster industriali da emettitori ad assorbitori di CO2.
Oltre agli aspetti tecnologici, infrastrutturali, di sicurezza, normativi e finanziari, che saranno affrontati con un approccio multidisciplinare, il progetto permetterà di creare comunità industriali capaci di sfruttare la sinergia tra i processi della filiera CCUS. Università, centri di ricerca e aziende di consulenza svilupperanno modelli di business delle tecnologie HERCCULES dimensionate per le future applicazioni a piena scala.
Non solo. Uno degli obiettivi di HERCCULES sarà quello di contribuire a sensibilizzare sul tema della CCUS: esperti di comunicazione organizzeranno eventi divulgativi e formativi per comunicare metodologie e soluzioni tecnologiche con scuole, stakeholders e policy makers.
I PROGETTI ITALIANI: ENI E SNAM IN PRIMA FILA
Anche l’Italia ha avviato un progetto tutto suo. Eni è in procinto di realizzare, al largo di Ravenna, uno dei più grandi centri di stoccaggio del carbonio (CCS) al mondo. La struttura si occuperà di “catturare” CO2 dalle emissioni di alcune industrie e immetterla in dei giacimenti di gas naturale “esauriti o in declino”, che saranno riconvertiti in modo sicuro per diventare dei veri e propri “serbatoi” di CO2.
La CO2 immagazzinata a Ravenna proverrà, in un primo momento, dai fumi di scarico dalla centrale Eni di trattamento del gas naturale di Casalborsetti, e, a partire dal 2027, dalle emissioni di industrie hard to abate (come acciaierie, cementifici, raffinerie, fabbriche di ceramiche, cartiere, centrali per la produzione di energia da fonti fossili). L’avvio di questa seconda fase implicherà la realizzazione di infrastrutture apposite che si occuperanno di trattare le emissioni delle imprese, separando la CO2 dagli altri gas, per favorirne il successivo stoccaggio permanente nei depositi sotterranei.
Presentando il progetto, in joint venture con Snam, i tecnici hanno posto l’accento sulla sicurezza degli impianti, ricordando come, in decenni di uso di tecnologie CCS non si è mai verificata, ad oggi, nessuna perdita dai siti operativi scelti.