Riciclo della CO2: dalla sperimentazione alla produzione

Riciclo della CO2: come funziona e perché può cambiare la decarbonizzazione industriale

Per molti anni l’anidride carbonica è stata considerata esclusivamente un rifiuto da catturare e stoccare per impedirne il rilascio in atmosfera. Oggi, grazie allo sviluppo di nuove tecnologie, si sta affermando un approccio diverso: vale a dire il riciclo della CO₂, una metodologia che permette di trasformare questo gas in una risorsa da riutilizzare nei processi industriali, contribuendo così alla decarbonizzazione e all’economia circolare.

Il principio alla base del riciclo della CO2

Il principio è relativamente semplice: invece di emettere la CO₂ prodotta durante un processo industriale, questa viene catturata, purificata e sottoposta a processi chimici o elettrochimici che la convertono in nuove sostanze utilizzabili come materie prime o combustibili. In questo modo il carbonio rimane all’interno del sistema produttivo anziché essere disperso nell’atmosfera.

Il riciclo della CO₂ si inserisce nel più ampio paradigma della Carbon Capture, Utilisation and Storage (CCUS). A differenza della sola cattura e stoccaggio (CCS), che prevede il confinamento permanente dell’anidride carbonica in giacimenti geologici, il riciclo rientra nella componente Carbon Capture and Utilisation (CCU), che punta a valorizzare economicamente la CO₂ catturata.

Tecnologie specifiche per “catturare” la CO2

Il processo inizia con la cattura della CO₂ dai fumi di combustione o dai gas di processo generati da industrie come acciaierie, cementifici, impianti chimici o raffinerie. Attraverso tecnologie di separazione, assorbimento o adsorbimento, la CO₂ viene isolata dagli altri gas presenti nei flussi emissivi.

Successivamente il gas viene purificato e compresso, così da poter essere trasportato o inviato direttamente all’impianto di conversione. È in questa fase che entrano in gioco le tecnologie più innovative.

La trasformazione della CO2 in monossido di carbonio (CO)

Uno degli approcci più promettenti consiste nella riduzione della CO₂, cioè nella sua trasformazione in monossido di carbonio (CO) utilizzando particolari catalizzatori, come quelli a base di perovskite. Il monossido di carbonio rappresenta un’importante materia prima per numerosi processi industriali e può essere utilizzato per produrre combustibili sintetici, prodotti chimici, idrogeno o altri intermedi destinati alla manifattura.

La conversione della CO2

Altre tecnologie convertono la CO₂ in metanolo, metano sintetico, ammoniaca, plastiche, solventi o materiali per l’edilizia. In tutti questi casi il carbonio viene reinserito nel ciclo produttivo, riducendo contemporaneamente il consumo di materie prime fossili.

Il riciclo della CO₂ assume particolare importanza nei cosiddetti settori hard-to-abate, cioè quei comparti industriali nei quali la sola elettrificazione non è sufficiente per eliminare le emissioni. Tra questi figurano l’industria del cemento, la siderurgia e l’acciaio, la chimica, la produzione di calce e parte della raffinazione.

In questi settori una parte significativa delle emissioni deriva infatti direttamente dalle reazioni chimiche di processo e non soltanto dall’utilizzo di combustibili fossili. Per questo motivo il recupero e il riutilizzo della CO₂ rappresentano una delle poche soluzioni realmente percorribili per raggiungere gli obiettivi di neutralità climatica.

I vantaggi economici del riciclo della CO2

Dal punto di vista industriale il riciclo della CO₂ offre anche importanti vantaggi economici. Riutilizzare il carbonio già disponibile significa ridurre l’acquisto di nuove materie prime, diminuire il consumo di combustibili fossili e valorizzare sottoprodotti che altrimenti rappresenterebbero soltanto un costo legato alle emissioni.

Un ulteriore vantaggio consiste nella possibilità di integrare molte di queste tecnologie negli impianti esistenti attraverso interventi di retrofit, evitando la costruzione di nuovi stabilimenti e limitando gli investimenti necessari per la transizione energetica.

La principali criticità del riciclo della CO2

Relativamente alle criticità, molti processi richiedono grandi quantità di energia, perché il bilancio ambientale complessivo risulti realmente favorevole occorre utilizzare energie rinnovabili. Anche i costi delle tecnologie e la loro diffusione su larga scala rappresentano aspetti ancora in evoluzione.

L’Unione europea considera poi il carbon recycling una tecnologia strategica per il raggiungimento degli obiettivi del Green Deal e del Clean Industrial Deal, sostenendo numerosi progetti attraverso programmi come Innovation Fund e Horizon Europe.

In prospettiva, il riciclo della CO₂ è destinata ad affiancare in modo sempre più stretto le altre strategie di decarbonizzazione, come l’efficienza energetica, l’elettrificazione o l’impiego di fonti rinnovabili, rappresentando uno strumento complementare, particolarmente efficace nei settori industriali dove le emissioni sono difficili da eliminare.

In questo contesto e in particolare nell’ambito della decarbonizzazione dei settori industriali più difficili da abbattere, come acciaio, cemento e chimica, che si colloca l’impegno di PeroCycle, spin-off dell’University of Birmingham specializzato nel riciclo circolare del carbonio. La realtà britannica ha annunciato due partnership strategiche che hanno lo scopo di accelerare la commercializzazione della propria tecnologia su scala globale.

L’azienda ha infatti scelto di collaborare con la cinese Beijing Peking University Pioneer Technology Corporation (PKU Pioneer), specializzata nella separazione e purificazione dei gas industriali, e con io consulting, società internazionale di ingegneria attiva nei grandi progetti per la transizione energetica. L’obiettivo è accompagnare il passaggio dalla sperimentazione alla realizzazione del primo impianto commerciale.

Una tecnologia che trasforma la CO₂ in materia prima

La soluzione sviluppata da PeroCycle si basa su un catalizzatore in perovskite brevettato, capace di scindere l’anidride carbonica in monossido di carbonio a temperature significativamente inferiori rispetto ai processi convenzionali.

Il monossido di carbonio ottenuto viene quindi reimmesso direttamente nei processi industriali come materia prima, dando vita a un ciclo chiuso del carbonio che consente di riutilizzare le emissioni invece di disperderle nell’atmosfera.

Secondo l’azienda, questa architettura permette di raggiungere quella che definisce la “trinità della decarbonizzazione”:

• riduzione delle emissioni,
• diminuzione del fabbisogno energetico
• contenimento dei costi operativi.

Una riduzione delle emissioni che può arrivare fino al 90%

L’applicazione è rivolta soprattutto ai comparti industriali hard-to-abate, dove la decarbonizzazione è particolarmente complessa a causa dell’elevata intensità energetica dei processi.

Nel settore siderurgico, ad esempio, il recupero e il riciclo dei gas di processo potrebbero ridurre le emissioni di carbonio fino al 90%, diminuendo al tempo stesso la dipendenza da combustibili fossili e agenti riducenti come carbone e coke.

Uno degli aspetti più rilevanti della tecnologia è la possibilità di installarla sia in nuovi impianti sia attraverso il retrofit degli stabilimenti esistenti, evitando investimenti elevati per la costruzione di nuovi siti produttivi e riducendo il rischio di creare asset destinati a diventare rapidamente obsoleti.

Cosa cambia con la partnership con PKU Pioneer

L’accordo con PKU Pioneer rappresenta il primo tassello della strategia di industrializzazione di PeroCycle. La collaborazione, prevista su più anni, definirà la progettazione, la costruzione e la messa in esercizio del primo impianto commerciale dell’azienda, combinando il catalizzatore sviluppato da PeroCycle con le competenze di PKU Pioneer nella progettazione di impianti per la separazione e la purificazione dei gas.

L’intesa unisce una realtà innovativa britannica e uno dei principali operatori cinesi del settore, creando un ponte tecnologico verso i mercati con la maggiore produzione mondiale di acciaio.

Secondo il CEO Grant Budge, l’esperienza maturata da PKU Pioneer nella realizzazione di grandi impianti industriali garantirà l’affidabilità ingegneristica necessaria per affrontare il passaggio dalla fase di laboratorio alla commercializzazione.

Dalla sperimentazione all’impianto industriale

Parallelamente, io consulting affiancherà PeroCycle nello sviluppo dell’impianto pilota e nelle successive fasi di ingegnerizzazione. La società seguirà la progettazione preliminare e il ruolo di Owner’s Engineer per un impianto dimostrativo in grado di trattare 20 mila tonnellate di CO₂ all’anno, prima della realizzazione del primo impianto commerciale “First-of-a-Kind” con una capacità di 2 milioni di tonnellate di CO₂ trattate ogni anno.

L’obiettivo è dimostrare che la tecnologia può essere adottata rapidamente nei grandi siti industriali, offrendo una soluzione “plug-and-play” capace di coniugare riduzione delle emissioni, efficienza operativa e contenimento dei costi.

Una tecnologia per la competitività dell’industria

L’annuncio conferma una tendenza sempre più evidente nella transizione industriale: la decarbonizzazione non viene più interpretata soltanto come un obbligo ambientale, ma come un fattore di competitività.

Tecnologie che consentono di recuperare il carbonio, ridurre i consumi energetici e valorizzare gli impianti esistenti stanno assumendo un ruolo centrale nelle strategie dei comparti manifatturieri ad alta intensità energetica.

Per questo motivo soluzioni come quella sviluppata da PeroCycle potrebbero contribuire ad accelerare il percorso verso il Net Zero nei settori più difficili da elettrificare, offrendo un’alternativa che integra economia circolare, recupero delle risorse e sostenibilità economica degli investimenti.