Cattura, stoccaggio e riutilizzo della CO₂

Nel mondo CCS (Carbon Capture and Storage) e CCU (Carbon Capture and Utilization) e cioè delle tecnologie di Cattura, Utilizzo e Stoccaggio del Carbonio, abbiamo diversi progetti in corso, seguiti dal Centro Ricerche di San Donato Milanese e dal Centro Ricerche per le Energie Rinnovabili e l'Ambiente di Novara.

Per la fase di cattura stiamo sviluppando sistemi che utilizzano liquidi ionici, più efficienti di quelli convenzionali basati sulle ammine.

Per lo stoccaggio stiamo ottimizzando tutte le fasi del processo, dal trasporto all’interazione fluido roccia ai sistemi di monitoraggio dei giacimenti, con il fine di rendere la tecnologia più efficiente e facilitarne l’applicazione su larga scala. Sul piano operativo, puntiamo a creare uno dei maggiori hub al mondo per lo storage di CO₂ nonché il primo nel Mediterraneo al largo di Ravenna. La riconversione a siti di stoccaggio esclusivo e permanente di CO₂ dei giacimenti esauriti dell’Adriatico, che non produrranno più gas naturale, ed il riutilizzo di una piccola parte delle infrastrutture esistenti, permetteranno di offrire a costi molto competitivi una soluzione rapida e concreta per la riduzione delle emissioni del settore industriale italiano. In particolare, la CCS rappresenta l’unica opzione immediatamente disponibile per quei settori cosiddetti “hard to abate” come cementifici, acciaierie, stabilimenti chimici etc., per i quali una considerevole parte delle emissioni di anidride carbonica è legata al processo industriale e quindi non può venire evitata per esempio ricorrendo all’elettrificazione o alle rinnovabili in genere. A livello internazionale, inoltre, siamo partner nel progetto HyNet North West nel Regno Unito, in via di realizzazione nell’area della Liverpool Bay sulla costa nord-occidentale del Paese. Fuori dall’Europa, stiamo realizzando lo studio di fattibilità di un progetto di cattura di CO₂ negli Emirati Arabi Uniti a Ghasha e stiamo studiando anche un’applicazione CCS in Libia, per il progetto Bahr Essalam. Inoltre, stiamo valutando opportunità di sviluppo di progetti di CCS in Australia e a Timor Est.  

Più articolato il ventaglio di tecnologie che stiamo sviluppando per la fase di utilizzo. Un prima linea di ricerca riguarda la bio-fissazione della CO₂ ultra-intensificata attraverso la coltivazione di microalghe in fotobioreattori a LED, con lunghezze d’onda ottimizzate per la fotosintesi. Un’altra soluzione è il processo di mineralizzazione della CO₂ con fasi minerali naturali e l’impiego dei prodotti ottenuti nella formulazione dei cementi, che abbiamo brevettato ad aprile 2021. Una terza area di ricerca, inoltre, riguarda metodi per utilizzare la CO₂ nella produzione di metanolo, un vettore energetico con grandi potenzialità.  Un progetto di più ampio respiro, infine, punta a catturare la CO₂ direttamente a bordo dei veicoli.

Catturare la CO₂ per stoccarla permanentemente o riutilizzarla in altri cicli produttivi è una delle azioni indispensabili per ridurne la concentrazione in atmosfera e contenere l’aumento della temperatura media del Pianeta entro i due gradi centigradi, come richiesto dagli Accordi di Parigi sul clima. Insieme al giusto mix di rinnovabili e gas naturale, al risparmio energetico attraverso l’aumento di efficienza e alla protezione e conservazione delle foreste, le tecnologie CCS e CCU fanno parte della nostra strategia di decarbonizzazione. Sviluppare impianti su scala industriale in questo campo ha anche il vantaggio di generare un circolo virtuoso attraverso i principi dell’economia circolare, con effetti positivi su crescita e sviluppo complessivi.

La principale difficoltà che qualsiasi metodo per catturare e riutilizzare la CO₂ deve affrontare è il fatto che la molecola di anidride carbonica è la più stabile fra i composti del carbonio, per cui separarla da altri gas, scinderne i legami o legarla a qualsiasi altra sostanza costa sempre molta energia. Non esiste un’unica soluzione per sciogliere questo vincolo dettato dalla termodinamica, ma la ricerca studia percorsi di reazione che richiedano il minor possibile consumo di energia. Per questo stiamo puntando sui liquidi ionici: una tecnologia proprietaria che permette di intercettare la CO₂ , ma con emissioni e consumi energetici più bassi rispetto ai metodi convenzionali basati sulle ammine. Parallelamente stiamo portando avanti una ricerca con il MIT per sviluppare sistemi elettrochimici di cattura ad alta efficienza. Un'altra sfida è la riduzione chimica della CO₂ a metanolo utilizzando idrogeno prodotto per elettrolisi dell’acqua tramite energia elettrica rinnovabile: il metanolo prodotto in questo modo può essere riutilizzato per produrre energia o usato direttamente come componente del carburante per autotrazione con conseguente riduzione del carbon footprint dell’intero processo.

Grazie alle tecnologie CCS e CCU la CO₂ può trasformarsi da costo a opportunità e questo è vero soprattutto per l’industria dell’energia, che possiede le competenze tecniche ed organizzative per realizzare questi grandi progetti con efficienza, rapidità ed in totale sicurezza. Nel campo dello storage, in particolare, la presenza di campi a gas esauriti e asset dismessi nell’offshore di Ravenna ci offre l’opportunità unica di realizzare un grande hub per lo stoccaggio della CO₂ proveniente dalle attività produttive della terraferma, come ad esempio le centrali a gas a ciclo combinato di Enipower. Queste, già basate sulla tecnologia attualmente con minori emissioni nel settore termoelettrico, potranno ridurre ulteriormente i loro livelli emissivi e produrre energia decarbonizzata per accelerare la transizione di tutto il sistema energetico italiano verso un’energia sostenibile. Ma il progetto di Ravenna non punta solo a ridurre le emissioni di Eni: mettendo a fattor comune la nostra grande conoscenza delle dinamiche di giacimento con le nuove tecnologie, puntiamo a realizzare nel Medio Adriatico il centro di cattura e stoccaggio di anidride carbonica di riferimento per l’Italia e per il Mediterraneo. In particolare, puntiamo a offrire una soluzione concreta a tutti quei settori industriali strategici del nostro paese, come il cemento, l’acciaio, le cartiere e la chimica, che contribuiscono a circa il 20% delle emissioni italiane e per i quali oggi non vi sono alternative tecnologiche percorribili in tempi rapidi. A questi settori industriali sarà riservata una parte della portata iniziale di 4 milioni di tonnellate all’anno (Mton/anno) prevista dal progetto che, grazie alla disponibilità di grandi capacità di stoccaggio (500 milioni di tonnellate), potrà poi aumentare anche rapidamente negli anni seguenti fino a superare anche le 10 Mton/anno di CO₂ all’anno. Per quanto riguarda le attività nel Regno Unito, a ottobre 2020 abbiamo ottenuto dall’Oil and Gas Authority del Regno Unito la licenza per il progetto Hynet North West, con l’obiettivo di realizzare un hub di stoccaggio nella baia di Liverpool. Il piano industriale è stato inviato alle autorità britanniche il 9 luglio 2021 e a ottobre 2021 HyNet è stato inserito tra progetti di CCUS in Track 1 nella gara Cluster Sequencing for Carbon Capture Usage and Storage Deployment: Phase 1 indetta dal Governo britannico, consentendo l’avvio del progetto entro il 2025. Questo successo consentirà a Eni UK e alle realtà a sostegno del consorzio HyNet di accelerare la realizzazione dell’iniziativa che diverrà una delle prime infrastrutture di cattura e stoccaggio dell’anidride carbonica (CCS) del Regno Unito. Anche in questo caso, il progetto prevede il riutilizzo dei giacimenti offshore esauriti di Eni, che sarà l’operatore delle attività di stoccaggio e trasporto della CO₂, al fine di ridurre di 4,5 Mton/anno le emissioni dell’importante polo industriale della zona, nel quale verrà anche realizzato un importante sito di produzione di idrogeno. L’avvio del progetto è previsto per il 2025 con possibilità di espandere la capacità di cattura fino a 10 Mton/anno al 2030.

Nel settore della utilization, infine, potrebbero esserci ulteriori possibilità di integrazione con le attività che abbiamo nei settori del gas naturale e della chimica circolare.

Seppur diverse tra loro, ciò che accomuna tutte le tecnologie CCS e CCU è la loro capacità di trasformare un limite in una risorsa, creando occasioni di crescita economica e sostenibilità ambientale dalla riduzione delle emissioni di CO₂. Nell’area di Ravenna, per esempio, potremmo offrire un'occasione importante al territorio e a numerose aziende. L’integrazione degli impianti produttivi sulla terraferma con il vicino progetto CCS offshore, infatti, darebbe la possibilità a molte imprese di decarbonizzare le proprie attività. Di fatto si verrebbe a creare un cluster industriale a basse emissioni di anidride carbonica che, in quanto tale, potrebbe attirare nuovi investimenti e generare nuove opportunità di impiego, in un settore all’avanguardia dal punto di vista tecnologico.

Più in generale, quello che fanno i sistemi di CCS e CCU è catturare il gas serra prodotto dall’industria, da altre attività umane o, in futuro, direttamente dall’atmosfera e inserirlo in un nuovo ciclo produttivo, creando nuovo valore aggiunto. Il vantaggio aggiuntivo nella CCU è quello di trasformare l’anidride carbonica in una “materia prima” inserita in processi virtuosi di economia circolare. Inoltre, tutti questi processi possono essere integrati alla produzione di energia elettrica da fonti rinnovabili.

I progetti di CCS e CCU sono considerati fondamentali per la decarbonizzazione dell’energia anche da parte di organizzazioni internazionali come, tra le altre, la Oil and Gas Climate Initiative (OGCI), la International Energy Agency (IEA), la Commissione Economica per l’Europa delle Nazioni Unite (UNECE) ed il Gruppo intergovernativo sul cambiamento climatico (IPCC).

Nel 2019 OGCI ha lanciato l’iniziativa CCUS KickStarter per contribuire ad abbassare i costi, dimostrare l’impatto positivo delle politiche a favore di CCS e CCU e attrarre diffusi investimenti commerciali in questo ambito. Oggi CCUS KickStarter conta otto hub internazionali per la CCS, uno dei quali è proprio il progetto Ravenna CCS. Nel settembre 2020, inoltre, la IEA ha pubblicato il rapporto CCUS in Clean Energy Transitions, in cui dichiara che CCS e CCU saranno indispensabili per azzerare le emissioni nette di gas serra e sollecita maggiori investimenti in queste tecnologie, considerate ormai affidabili e sicure.