Il ciclo rigenerativo del carbonio è una tecnologia innovativa, che consente la cattura della CO2 in un settore particolarmente energivoro come quello dei cementifici. L’impianto Cleanker tratterà solo l’1% dei fumi, ma fornirà dati importanti sulle prestazioni del processo in scala più ampia.
Cementifici e acciaierie sono tra le industrie più energivore ed emettitrici di CO2. Non a caso, proprio in un cementificio è stato realizzato il primo impianto pilota italiano di cattura e stoccaggio della CO2, nel contesto di un processo aziendale operativo. Il progetto Cleanker, finanziato dal programma quadro europeo Horizon 2020, è stato sviluppato nel sito di produzione del cemento di Vernasca (Piacenza) di proprietà del Gruppo Buzzi Unicem e funziona con la tecnologia del calcium looping, nota anche come ciclo rigenerativo del carbonio. La generazione di CO2 nella produzione di cemento è legata soprattutto alla calcinazione del calcare, un processo di riscaldamento a temperature che superano i 900°C, protratto per il tempo necessario ad eliminare tutte le sostanze volatili da una miscela solida o da un singolo composto. Circa il 60% delle emissioni di CO2 proviene da questa fase di processo, a cui vanno aggiunte le emissioni indirette relative alla generazione dell’energia elettrica utilizzata. Attualmente non esistono metodi praticabili per produrre clinker, componente base per la produzione del cemento ricavato principalmente da argilla e calcare, senza rilascio di CO2.
Ciclo rigenerativo del carbonio: una tecnologia per la decarbonizzazione dei cementifici
Dopo tre anni di progettazione e due di sperimentazione, secondo Monica Tommasi, presidente degli Amici della Terra, associazione ambientalista partner del progetto, si possono tirare le somme del funzionamento di questo impianto: “rappresenta uno dei percorsi tecnologici più promettenti per la decarbonizzazione in settori industriali energivori”. Oltre al ciclo rigenerativo del carbonio, ci sono tecnologie di cattura della CO2 basate sulla combustione mediante l’utilizzo di ossigeno puro (ossicombustione) e sulla cattura della CO2 post-combustione mediante solventi, che finora hanno attirato la maggior parte degli sforzi di ricerca. Alla luce della recente comunicazione della Commissione europea che invita gli Stati membri a includere all’interno dei nuovi Piani Nazionali Integrati per l’Energia e il Clima (PNIEC 2021-2030) anche i processi di cattura e stoccaggio della CO2, continuare a investire nella ricerca – secondo Amici della Terra – è fondamentale. Il processo di cattura e stoccaggio della CO2 è ancora molto costoso; per questo l’associazione sottolinea anche l’importanza di un dibattito sull’inclusione di questa tecnologia tra quelle prioritarie, destinatarie di finanziamenti. Intanto, grazie al progetto Cleanker, è ora possibile stimare le modifiche e gli investimenti necessari per le cementerie esistenti.
Progetto Cleanker: come funziona l’impianto basato sul ciclo rigenerativo del carbonio
L’impianto pilota del progetto Cleanker cattura la CO2 dei fumi della cementeria di Vernasca utilizzando come elemento assorbente la stessa farina grezza impiegata per la produzione di clinker, componente base per la produzione del cemento, ricavato principalmente da argilla e calcare. “La forza del progetto è utilizzare componenti e materiali già presenti nel processo di lavoro del cementificio” spiega Maurizio Spinelli di Leap, il centro di ricerca partecipato dal Politecnico di Milano che segue il progetto. Il ciclo rigenerativo del carbonio sfrutta la capacità dei sorbenti a base di ossido di calcio di catturare la CO2 ad alte temperature. Si divide in due fasi fondamentali:
- la cattura della CO2 mediante carbonatazione dell’ossido di calcio, che è un processo chimico per cui una sostanza, in presenza di anidride carbonica, dà luogo alla formazione di carbonati. Avviene in un reattore operante a circa 650°C e origina carbonato di calcio;
- la calcinazione, un processo di riscaldamento a temperature che superano i 900°C protratto per il tempo necessario ad eliminare tutte le sostanze volatili da una miscela solida o da un singolo composto, che rende nuovamente disponibile la calce e rilascia un flusso gassoso di CO2 quasi puro.
Cleanker è stato progettato con un livello di maturità tecnologica (Technology Readiness Level) che in una scala di valori da 1 a 9 – dove 1 è il valore assegnato a tecnologie che osservano i principi di base e 9 è il valore più alto, assegnato a sistemi collaudati in ambiente operativo – è pari a 7, ossia il prototipo del sistema è stato testato in ambiente operativo. L’impianto Cleanker tratterà solo l’1% dei fumi del cementificio, fornendo tuttavia un’indicazione molto utile sulle prestazioni del processo su scala più ampia.
