Cattura CO₂: progetti e tecnologie industriali di Air Liquide
La cattura della CO2 è oggi una delle leve più concrete per ridurre le emissioni dell'industria su scala significativa. Air Liquide opera in questo campo da oltre 15 anni, con tecnologie proprietarie, un portafoglio di progetti attivi in Europa e un'esperienza operativa d’eccellenza sulla cattura criogenica della CO2 su scala industriale.
Perché la cattura CO2 è indispensabile per l'industria hard-to-abate
La cattura della CO2 - CCS, dall'inglese Carbon Capture and Storage - è il processo industriale che intercetta le emissioni di anidride carbonica direttamente alla fonte, le purifica e le liquefa prima di avviarle al trasporto e allo stoccaggio geologico permanente. Quando alla cattura si affianca la valorizzazione della CO2 come materia prima per altri processi produttivi, si parla di CCUS (Carbon Capture, Utilisation and Storage), ovvero cattura, utilizzo e stoccaggio.
Oltre il 20%* delle emissioni mondiali di CO2 proviene dal settore industriale, una quota che nessuna strategia climatica può affrontare senza strumenti specifici. La complessità è particolarmente elevata nei comparti cosiddetti hard-to-abate - come cemento, metallurgia, raffinazione e chimica - dove le emissioni non derivano soltanto dai combustibili impiegati, ma sono intrinseche ai processi chimici e fisici alla base della produzione stessa.
In questi settori, la sostituzione del combustibile - anche con idrogeno rinnovabile o biomassa - risolve solo una parte del problema: le emissioni di processo rimangono strutturalmente invariate, indipendentemente dalla fonte energetica. La cattura alla fonte è pertanto una delle soluzioni tecnicamente più efficaci e, in molti casi, l'unica percorribile per raggiungere obiettivi concreti di decarbonizzazione.
Il principio prevede che la CO2 venga intercettata nei fumi industriali alla sorgente di emissione, purificata, liquefatta e avviata verso le infrastrutture di trasporto che la conducono ai siti di stoccaggio geologico permanente, oppure verso i settori che la utilizzano come materia prima.
Come funziona Cryocap™, la tecnologia di cattura criogenica della CO2
Cryocap™ è la tecnologia proprietaria di Air Liquide per la cattura industriale della CO2: basata su un processo criogenico, sfrutta temperature molto basse per separare le molecole di CO2 dagli altri componenti presenti nei fumi di processo.
Il suo funzionamento si articola in quattro fasi:
raffreddamento: il flusso gassoso viene compresso, essiccato e portato a temperature criogeniche (-50°C);
condensazione selettiva della CO2: in queste condizioni, la CO2 condensa e si separa dagli altri componenti che rimangono allo stato gassoso;
purificazione: la CO2 viene purificata, con rimozione delle impurità fino a livelli di ppm o sub-ppm;
liquefazione o compressione: a seconda della logistica scelta, la CO2 viene liquefatta del tutto (ideale per il trasporto via nave o autocisterna) oppure compressa allo stato gassoso ad alta pressione (per il trasporto via pipeline).
Cryocap™ è oggi l'unica tecnologia di cattura criogenica della CO2 su scala industriale operativa al mondo, capace di raggiungere tassi di cattura fino al 98% della CO2 emessa. La sua architettura modulare consente di mettere a punto soluzioni su misura per specifici settori, applicazioni ed esigenze.
I progetti di Air Liquide in Europa
Air Liquide è attiva in 15 progetti di cattura CO2 in Europa, confermandosi tra i principali operatori nel campo delle tecnologie CCS su scala industriale. Questo posizionamento è il risultato di oltre 15 anni di sviluppo tecnologico e di un'estensione progressiva delle proprie tecnologie, dai propri impianti di produzione verso i bacini industriali dei clienti, in collaborazione con operatori energetici, autorità portuali e istituzioni europee.
Il progetto Porthos a Rotterdam (Paesi Bassi)
Il progetto Porthos è una delle infrastrutture CCS più avanzate attualmente in fase di realizzazione in Europa e uno dei principali hub CO2 europei in costruzione. Si tratta di un'iniziativa pubblico-privata da 1,3 miliardi di euro, sviluppata dall'Autorità Portuale di Rotterdam insieme alle società energetiche Gasunie e Energie Beheer Nederland (EBN), con il riconoscimento dell'Unione Europea come Progetto di Interesse Comune e il sostegno di un grant CEF della Commissione Europea.
L'obiettivo è ridurre l’impronta di carbonio del porto di Rotterdam, il più grande porto europeo, responsabile del 15% delle emissioni totali dei Paesi Bassi**. Il progetto prevede di raccogliere la CO2 catturata dagli impianti industriali nell'area portuale, trasportarla tramite una rete di pipeline attraverso il porto di Rotterdam e stoccarla in modo permanente in giacimenti di gas esauriti nel sottosuolo del Mare del Nord. L'infrastruttura è progettata per catturare 2,5 milioni di tonnellate di CO2 all'anno, con una capacità di trasporto fino a 10 milioni di tonnellate annue, grazie ad una rete di tubazioni già dimensionata per future estensioni.
Air Liquide è uno dei quattro clienti industriali partner del progetto e ricopre un ruolo attivo nella fase di cattura. Presso il proprio impianto di produzione di idrogeno di Rozenburg, nel porto di Rotterdam, Air Liquide sta installando un'unità della tecnologia proprietaria Cryocap™: attraverso il processo criogenico di condensazione e separazione della CO2, la tecnologia consentirà di dimezzare le emissioni complessive del sito. La CO2 catturata e liquefatta sarà poi avviata all'infrastruttura di trasporto e stoccaggio del consorzio.
Per Air Liquide, Porthos rappresenta anche il primo progetto in cui la CO2 catturata viene stoccata in un giacimento di gas esaurito, aprendo un ciclo di apprendimento industriale determinante per i futuri programmi CCS su scala globale.
In quali settori industriali la cattura della CO2 è necessaria
La transizione energetica verso fonti rinnovabili e vettori a basse emissioni sta avanzando in modo significativo, ma alcuni settori industriali non possono decarbonizzare attraverso la sola sostituzione del combustibile.
Cementifici: la produzione del clinker, componente fondamentale per produrre cemento, richiede la calcinazione del calcare, una reazione chimica che decompone il carbonato di calcio (CaCO3) in ossido di calcio (CaO) e CO2. Gran parte delle emissioni di un cementificio deriva da questa trasformazione chimica e non è quindi eliminabile con combustibili alternativi.
Industrie metallurgiche: nella produzione dell'acciaio primario attraverso l'altoforno, il carbone svolge un duplice ruolo, come combustibile e come agente riducente nel processo di riduzione del minerale di ferro. All'interno del processo ad altoforno, le emissioni di CO2 sono quindi in parte strutturali e non possono essere eliminate sostituendo il solo vettore energetico, rendendo necessario l'impiego di tecnologie in grado di ridurre queste emissioni.
Raffinerie: i processi di cracking e raffinazione operano a temperature molto elevate, con apporti energetici difficilmente sostituibili nel breve termine con vettori low-carbon. Le emissioni sono distribuite su numerose sorgenti all'interno dello stesso impianto, richiedendo soluzioni di cattura integrate e flessibili.
Industrie chimiche: diversi processi chimici - dalla produzione di ammoniaca a quella di idrogeno da fonti fossili - generano CO2 come sottoprodotto diretto delle reazioni. In questi casi, la cattura alla fonte è uno strumento efficace per abbattere le emissioni degli impianti esistenti in modo sostanziale.
In tutti questi comparti, le concentrazioni di CO2 nei fumi industriali sono sufficientemente elevate da rendere la cattura criogenica della CO2 una soluzione tecnicamente efficiente, in particolare quando integrata in un'infrastruttura condivisa a livello di distretto o hub industriale, dove le emissioni di più impianti vengono aggregate su un'unica catena di trasporto e stoccaggio.
Domande frequenti su cattura della CO2 e i progetti
Quali sono i principali progetti di cattura CO2 in Italia?
In Italia, uno dei programmi CCS più avanzati nel contesto mediterraneo è il progetto Callisto, promosso da Air Liquide, Eni e Snam con il supporto di 16 aziende attive nei principali hub industriali coinvolti. L'obiettivo è costruire una catena del valore CCS nel sud-ovest d'Europa, con focus sulla decarbonizzazione del polo industriale di Fos-sur-Mer, in Francia, e dei bacini industriali italiani di Ravenna, Ferrara e Porto Marghera, con stoccaggio previsto nei giacimenti di gas esauriti del Mare Adriatico settentrionale. Air Liquide è inoltre coinvolta nel progetto HERCCULES, finanziato dal programma Horizon Europe, che mira a dimostrare la fattibilità dell'intera filiera CCUS in aree industriali ad alta densità del Nord Italia e della Grecia.
Che cos'è un progetto di cattura del carbonio?
Un progetto di cattura del carbonio si basa su un'infrastruttura industriale integrata e comprende tre fasi fondamentali: la cattura della CO2 alla fonte di emissione, il trasporto del fluido verso un sito di destinazione e lo stoccaggio geologico permanente oppure la valorizzazione come materia prima (modello CCUS). I progetti su scala industriale richiedono la collaborazione tra più attori - produttori industriali, fornitori di tecnologia, operatori infrastrutturali e istituzioni pubbliche - e si sviluppano preferibilmente in cluster, dove le emissioni di più impianti vengono aggregate su un'unica infrastruttura condivisa.
Quali sono le tipologie di impianti di cattura della CO2?
Gli impianti di cattura della CO2 si distinguono principalmente in base alla tecnologia impiegata: tra le principali troviamo l’assorbimento chimico con solventi amminici e la cattura criogenica. Quest'ultima, che separa fisicamente la CO2 dai restanti componenti dei fumi industriali attraverso raffreddamento e condensazione a temperature molto basse, rappresenta oggi una frontiera avanzata della cattura su larga scala e la più compatibile con un approvvigionamento elettrico da fonti rinnovabili.
* Fonte: International Energy Agency
** Fonte: Port of Rotterdam - https://www.portofrotterdam.com/en/news-and-press-releases/10-decrease-port-rotterdam-co2-emissions-2023