Cattura e sequestro CO2: cosa sono, a cosa servono e come avvengono

Con la cattura e il sequestro della CO₂, l’anidride carbonica emessa dai processi industriali viene catturata e immagazzinata in modo permanente o con lo scopo di essere riutilizzata in un’ottica di economia circolare. Accumulandosi in atmosfera, infatti, la CO₂ altera la serra naturale della Terra, ovvero l’equilibrio che permette di avere temperature compatibili con la vita sul pianeta. 
 
Sebbene l’anidride carbonica esista in natura, le criticità derivano dalle emissioni determinate dalle attività umane, dunque dal cosiddetto effetto serra antropico. Quantità eccessive di CO₂ in atmosfera impediscono al calore di dissiparsi: la conseguenza è il surriscaldamento globale. Air Liquide lavora da tempo per mettere a punto soluzioni competitive e innovative di cattura e sequestro della CO₂ al fine di ridurre le emissioni CO₂ delle industrie hard-to-abate.

La cattura e il sequestro della CO₂ nei settori ad alta intensità energetica

Alcuni gas hanno un Global Warming Potential più elevato rispetto alla CO₂. Per esempio, una molecola di metano contribuisce 25 volte di più all’effetto serra rispetto a una molecola di anidride carbonica. Perché allora si parla solo di cattura e sequestro della CO₂? Perché quella emessa dalle attività umane è decisamente superiore rispetto a tutti gli altri gas serra, e copre circa il 55% delle emissioni. 
 
L’emissione di CO₂ è un fenomeno intrinseco alla combustione e, ad oggi, con i processi tradizionali non può essere evitata. La tecnologia di cattura e sequestro della CO₂ diventa quindi la soluzione per eliminare parte di questo gas serra dalle emissioni dei settori dell’industria pesante che sono quelle più difficili da abbattere per quantità (hard-to-abate), ossia quelli che nel loro processo produttivo prevedono la combustione di fonti fossili o quelli basati su processi che, per loro natura, generano CO₂ come sottoprodotto. 

In particolare, le industrie ad alta intensità carbonica sono raffinerie, acciaierie, cementifici e impianti che producono il cosiddetto “idrogeno grigio” tramite Steam Methane Reforming (un processo di modifica del metano mediante vapore). Oltre che nella cattura e sequestro della CO₂, l’impegno di Air Liquide nella decarbonizzazione dei processi industriali avviene anche attraverso la produzione di idrogeno rinnovabile sfruttando il processo di elettrolisi tramite la tecnologia dell’elettrolizzatore idrogeno.

Ma adesso vediamo nel dettaglio quali sono i sistemi di cattura e sequestro della CO₂ e su quale di questi il nostro Gruppo sta puntando maggiormente.

Le tecnologie di cattura e sequestro CO₂: la rivoluzione di Cryocap™

Le prime tecnologie di cattura della CO₂ ad essere state commercializzate sono quelle che prevedono l’utilizzo di ammine: la CO₂ contenuta nei fumi di combustione esausti viene assorbita da un solvente chimico e successivamente separata e compressa, rimanendo sempre allo stato gassoso. Il solvente amminico deve essere spesso rigenerato per mantenere la sua efficacia, e ciò richiede un grande uso di vapore acqueo. 
 
Il metodo ad ammine però non è il solo modo per catturare la CO₂: grazie alla sua esperienza nel settore e alla forte spinta innovativa che contraddistingue il Gruppo, Air Liquide ha sviluppato la tecnologia Cryocap™, unica nel suo genere e già orientata alle esigenze del futuro.
 
Per la cattura della CO₂, Cryocap™ lavora sulla temperatura dei gas. Il flusso gassoso viene portato ad una temperatura criogenica e la CO₂ viene quindi separata dagli altri componenti per distillazione. Il risultato è anidride carbonica allo stato liquido, più facilmente trasportabile anche sulle lunghe distanze grazie al volume ridotto. Inoltre, il processo di cattura tramite Cryocap™ utilizza principalmente energia elettrica per portare il flusso alle temperature desiderate. L’installazione di una capacità di energia elettrica rinnovabile può quindi contribuire ulteriormente a ridurre l’impronta carbonica dell’intero processo.
 
Un’altra particolarità di Cryocap™ è il fatto di non essere una tecnologia standard, ma altamente adattabile alle esigenze del cliente. A seconda del tipo di industria e dei flussi, vi sono diverse tipologie di Cryocap™ per la cattura della CO₂. Tra le applicazioni studiate da Air Liquide, troviamo:

• Cryocap™ FG (Flue Gas): idoneo per rimuovere la CO₂ dai fumi di combustione esausti da un ampio ventaglio di processi industriali;

• Cryocap™ H₂: idoneo per rimuovere la CO₂ da processi di produzione di idrogeno per decarbonizzare la produzione di idrogeno tramite Steam Methane Reforming e, allo stesso tempo, aumentare la resa di H₂ dell’impianto;

• Cryocap™ Oxy: idoneo per la cattura e purificazione della CO₂ da processi di ossicombustione.

Lo stoccaggio della CO₂: come funziona e possibili riutilizzi

Dopo essere stata catturata, la CO₂ deve essere trasportata, ad esempio in forma liquida tramite trasporto navale per le lunghe distanze, fino ad un idoneo bacino di stoccaggio.
 
Il bacino di stoccaggio deve avere la caratteristica di intrappolare l’anidride carbonica all’interno del manto roccioso, creando condizioni idonee di pressione e temperatura affinché la CO₂ non possa fuoriuscire. Esempi di bacini di stoccaggio sono i pozzi petroliferi esausti offshore e onshore, cioè situati rispettivamente in mare o sulla terraferma, e gli acquiferi salini.
 
Attualmente sono in fase di studio una serie di processi di conversione della CO₂ in ottica di economia circolare, proprio come accade con i rifiuti riciclabili. Tra le tecnologie per farlo, sono al vaglio sistemi per produrre metano sintetico e carburanti sintetici o che consentono la mineralizzazione dell’anidride carbonica.
 
Così come la criogenia applicata alla cattura della CO₂ è una tecnologia che guarda al futuro, anche gli studi sul riutilizzo sostenibile dell’anidride carbonica sono centrali per arrivare preparati alle sfide della transizione energetica.

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Le collaborazioni di Air Liquide per la cattura e il sequestro della CO₂

Air Liquide possiede un impianto di cattura CO₂ a Port-Jerôme, all’interno della sua più grande unità di produzione di idrogeno da Steam Methane Reforming in Francia, e altri impianti Cryocap™ sono in fase di studio in diverse parti del mondo, anticipando la tendenza dei prossimi anni per cui gli oneri legati alle emissioni di CO₂ ricopriranno un peso sempre maggiore per le industrie ad alta intensità carbonica. L’obiettivo è rendere sempre più competitivo un servizio completo di cattura, liquefazione e trasporto della CO₂ fino al bacino di stoccaggio, che Air Liquide sarà in grado di fornire grazie alle sue competenze e alle numerose collaborazioni siglate nel corso degli anni. 
 
Le collaborazioni strette dal Gruppo, infatti, vanno proprio in questa direzione per aiutare la società a raggiungere la carbon neutrality. Air Liquide ha stipulato recentemente due importanti accordi con Eni e Saras a tema CO₂. L’intesa con Eni mira a combinare le rispettive competenze per applicare nei settori hard-to-abate dell’area mediterranea europea soluzioni di cattura, trasporto e stoccaggio di CO₂. L’accordo con Saras ha invece l’obiettivo di ridurre l’impronta di carbonio della raffineria di Sarroch, in Sardegna, attraverso la cattura e il sequestro della CO₂ emessa dal sito.
 
Inoltre, Air Liquide ha dato il via insieme a EQIOM al progetto “K6” per rendere lo stabilimento di Lumbres uno dei primi cementifici a zero emissioni in Europa, grazie alla cattura di quasi 8 milioni di tonnellate di CO₂ in dieci anni. Ma non è tutto perché Air Liquide guarda anche alla movimentazione della CO₂ catturata e ha stretto un accordo con Sogestran per creare una joint venture in grado di fornire soluzioni di trasporto di CO₂ liquida via nave verso siti permanenti di stoccaggio.
 
Tra le ultime collaborazioni siglate in ordine di tempo spicca l'accordo con Lhoist, al fine di decarbonizzare l’impianto di calce dell’azienda situato a Réty attraverso la tecnologia Cryocap™: un progetto che segna un ulteriore passo avanti nella creazione di un ecosistema industriale low-carbon nella zona di Dunkerque. 

Infine, facendo affidamento sulla tecnologia proprietaria Cryocap™, Air Liquide costruirà e gestirà un’unità di cattura della CO2 su larga scala presso il proprio impianto di produzione di idrogeno a Rotterdam, nei Paesi Bassi. L’unità verrà poi collegata all’infrastruttura per la cattura e sequestro della CO₂ di Porthos, una delle più estese in Europa.

L’obiettivo di Porthos è decarbonizzare il principale bacino industriale dei Paesi Bassi. Il progetto consentirà, infatti, di evitare l’emissione di 2,5 milioni di tonnellate di CO₂ all'anno, pari a circa il 10% di quelle attuali. L'importanza di questa iniziativa è stata riconosciuta anche dell’Unione europea, che ha inserito Porthos nell'elenco dei Progetti di Interesse Comune.
 

I nostri progetti in ambito cattura e sequestro della CO₂ sostenuti dall'Unione Europea

Oltre alle collaborazioni sopra citate, Air Liquide è partner dei progetti di cattura e sequestro CO₂ HERCCULES e Callisto, entrambi sostenuti dall’Unione europea.

HERCCULES (Heroes in Southern Europe to Decarbonize Industry with CCUS) è un progetto di ricerca internazionale finanziato dal programma Horizon Europe e coordinato dal Laboratorio Energia e Ambiente Piacenza del Politecnico di Milano.

HERCCULES può contare su venticinque partner, tra cui Air Liquide, e il suo obiettivo è quello di studiare la fattibilità di una filiera completa di cattura e sequestro della CO₂ in aree densamente industrializzate come l’Italia del Nord e la Grecia.

La ricerca nell’ambito di HERCCULES è orientata in particolare allo studio e all’applicazione di tecnologie di cattura e sequestro CO₂ nella produzione di cemento e nella termovalorizzazione dei rifiuti. Lo scopo finale è favorire la decarbonizzazione e la circolarità di questi settori hard-to-abate.

In questo ambito, il ruolo di Air Liquide è quello di trasportare la CO₂ dai siti industriali al bacino di stoccaggio individuato a Ravenna. Non solo, il nostro impegno consiste anche nel favorire una comparazione tra le tecnologie di cattura e sequestro CO₂ su larga scala attualmente disponibili per agevolarne la replicabilità e la diffusione.

Callisto (CArbon LIquefaction transportation e STOrage), invece, è un progetto transfrontaliero tra Francia e Italia coordinato da Air Liquide in collaborazione con Eni, Snam e altri partner. Il suo scopo è quello di dare vita a un’intera filiera per catturare, trasportare e stoccare CO₂ nell’Europa sud-occidentale al fine di ridurre le emissioni dei bacini industriali francesi di Fos-Marseille e della valle del Rodano, e quelli italiani di Ravenna, Ferrara e Porto Marghera.

L’anidride carbonica ottenuta con la cattura e sequestro della CO₂ verrà aggregata e raccolta in appositi hub di esportazione situati sia in Francia sia in Italia. La CO₂ catturata verrà poi trasportata attraverso i gasdotti onshore di Snam o via mare allo stato liquido presso Ravenna. Qui, verrà stoccata in maniera permanente presso il giacimento esausto di Eni nel mare Adriatico.

Nel 2024, Callisto è stato inserito nella lista dei Progetti di Interesse Comune pubblicata l'8 aprile sulla Gazzetta Ufficiale dell'Unione europea.

Questi progetti sono accomunati da un unico scopo: favorire la transizione energetica. Si tratta di un obiettivo che porta con sé numerose sfide: il nostro Gruppo è pronto ad affrontarle, mettendo le proprie competenze e innovazioni al servizio di una società a basse emissioni.

The HERCCULES project has received funding from the European Union's Horizon Europe research and innovation programme under grant agreement No. 101096691. Views and opinions expressed are however those of the author(s) only and do not necessarily reflect those of the European Union or European Climate, Infrastructure and Environment Executive Agency (CINEA). Neither the European Union nor the granting authority can be held responsible for them.