Cosa fare della CO2 catturata?

Qualche mese fa, abbiamo parlato di CCS (Carbon Capture Storage) e di come sia considerata una delle attività più promettenti per incentivare la transizione energetica e mitigare gli effetti del cambiamento climatico. Sempre più interesse suscitano gli sviluppi nell’ambito della CCU (Carbon Capture Utilization), che consiste nel riutilizzo della CO₂ catturata in altri processi produttivi, per innescare un meccanismo di economia circolare. Proviamo a fare un po’ il punto.

Oggi la CO₂ viene utilizzata in moltissimi ambiti industriali e commerciali. Secondo i dati IEA, l’utilizzo a livello globale è stimato intorno ai 230 milioni di tonnellate (Mt) all’anno. Il maggior consumatore è l’industria dei fertilizzanti (circa 130 Mt) in cui si usa per produrre urea, seguito da quello gas-petrolifero (tra i 70 e 80 Mt) dove viene impiegata nei processi avanzati di recupero del greggio, anche noti come Enhanced Oil Recovery (EOR). La CO₂ trova poi largo impiego nell’industria alimentare, nella fabbricazione di metalli, negli impianti di raffreddamento, nell’estinzione degli incendi e nella coltivazione in serra.

L’interesse emergente nei confronti delle opportunità di utilizzo della CO2 è motivato dalla volontà di raggiungere gli obiettivi di sostenibilità, decarbonizzazione e lotta al cambiamento climatico, secondo quanto previsto dagli Accordi di Parigi. In Nord America, il NRG COSIA Carbon XPrize ha lanciato un’iniziativa globale, dal valore di 20 milioni di dollari, a sostegno dei progetti di utilizzo della CO₂ più innovativi. Paesi come Canada, Giappone, Regno Unito e Stati Uniti, così come la Commissione europea, stanno provando a sostenere la ricerca e sviluppo nel settore.

Le attività di CCU sono da considerarsi complementari, e non alternative, ai processi di CCS ai fini della lotta al cambiamento climatico. Al momento, le tecnologie che favoriscano il riuso di anidride carbonica in processi industriali sono infatti ancora in fase di sperimentazione e il loro impatto in termini di sostenibilità talmente ridotto da non poter garantire una riduzione delle emissioni su larga scala paragonabile a quella garantita dai sistemi di cattura e stoccaggio di carbonio o da altre fonti rinnovabili.

La gamma di potenziali applicazioni per la CO₂ recuperata è molto ampia e comprende sia utilizzi diretti, in cui l’anidride carbonica non viene alterata chimicamente, sia utilizzi indiretti, in cui viene trasformata in combustibile, prodotti chimici o materiali da costruzione attraverso una serie di processi industriali. Anche se la maggior parte dei processi industriali di conversione dell’anidride carbonica è ancora in fase di sperimentazione, stanno attirando un crescente interesse da parte di governi e investitori privati.

L’International Energy Agency (IEA) ha identificato cinque categorie chiave di prodotti e servizi derivati dalla CO₂.

Innanzitutto, il carbonio presente nella CO₂ può essere usato per produrre combustibili, tra cui metano, metanolo, benzina e carburanti per l’aviazione. Alcune aziende hanno già cominciato a costruire impianti pilota per produrre metano e metanolo combinando CO₂ e idrogeno, ma si tratta al momento di processi molto costosi e ad alto consumo di energia. Per quanto riguarda l’Italia, ENI sta mettendo a punto diverse tecnologie per utilizzare la CO2 nella produzione di metanolo. Quest’ultimo può essere efficacemente usato nell’industria chimica, come carburante o come vettore energetico alternativo all’idrogeno.

Attualmente, sono in fase di sviluppo tecnologie volte a produrlo direttamente dal metano (come Short Contact Time – Catalytic Partial Oxidation), o dai rifiuti non riciclabili. In questo secondo caso, ENI ha avviato un progetto sperimentale “Waste to Methanol” nella Raffineria di Livorno, per ricavare metanolo da plasmix e CSS. In collaborazione con Synhelion, inoltre, nel 2019 ha annunciato lo sviluppo di una tecnologia innovativa che prevede la produzione di metanolo a partire da anidride carbonica (CO₂), acqua e metano, tramite un processo a alte temperature raggiunte con l’impiego di energia solare. Secondo i dati preliminari, questo progetto porterà a una riduzione di oltre il 50 % delle emissioni legate alla produzione di metanolo per via convenzionale.

La CO₂ può essere inoltre utilizzata nella produzione di sostanze chimiche, tra cui fibre e gomme sintetiche. I prodotti ottenuti vengono anche chiamati CO₂-derived, perché l’anidride carbonica “recuperata” va a sostituire un componente fossile presente nella materia prima. Tra tutte, questa applicazione è quella che richiede il minor consumo di energia e i costi più bassi ed è quindi considerata una delle più competitive sul mercato. Un utilizzo possibile di queste sostanze CO₂ derived riguarda l’industria dell’abbigliamento, per far fronte alle esigenze dei consumatori, che provano a fare acquisti sempre più sostenibili e consapevoli.

L’azienda Covestro, per esempio, ha avviato diverse partnership volte a utilizzare schiume poliuretaniche a base di CO₂ nella realizzazione di calzature e tessuti. Una delle ultime innovazioni introdotte in tal senso è un sottile film traslucido in poliuretano termoplastico (TPU), derivato da CO₂, particolarmente resistente ai graffi e all’abrasione. Oltre all’abbigliamento, questa tipologia di tessuto ecologico potrebbe trovare applicazione in ambito medico nella realizzazione di calze, tubi di compressione e fasce. Il progetto di sviluppo di TPU ecologico è finanziato dall’Istituto europeo di innovazione e tecnologia (EIT) con l’obiettivo di arrivare a una produzione industriale.

Un altro ambito di applicazione attualmente molto quotato è quello dell’edilizia, dove si stanno mettendo a punto tecnologie in grado di produrre materiali da costruzione a partire dalla CO₂ recuperata. Uno dei processi più promettenti riguarda l’indurimento del calcestruzzo con CO₂, mentre l’integrazione di anidride carbonica all’interno del materiale costruttivo è ancora in fase preliminare. Aziende come CarbonCure e Solidia, per esempio, stanno provando a utilizzare CO₂ per produrre cemento, attirando gli investimenti di partner come Breakthrough Energy Ventures e OGCI Climate Investments, impegnati nella valorizzazione delle fonti rinnovabili per mitigare gli effetti del cambiamento climatico. Anche il settore agricolo sembra poter beneficiare dell’impiego di anidride carbonica, ad esempio, per incrementare il rendimento della produzione in serra fino al 30%.