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 siamo capofila nel progetto HyNet North West, in fase di sviluppo nel Regno Unito, che prevede la trasformazione di uno dei distretti industriali più energivori del Paese, nell’area della Liverpool Bay, nel primo cluster industriale a basse emissioni GHG al mondo. Sostenuto attivamente dal Governo UK per il suo contributo indispensabile al raggiungimento dell’obiettivo zero emissioni nette al 2050, HyNet North West vede Eni, attraverso Eni UK, come operatore per le attività di trasporto e stoccaggio della CO₂. Per quanto riguarda l’Italia, stiamo progettando il CCS Ravenna Hub: un sito per lo storage di CO₂ 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, e 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. Sempre in Europa, siamo partner del progetto Sleipner in Norvegia che, da quando ha iniziato le attività nel 1996, ha già stoccato circa 16 milioni tonnellate di anidride carbonica in completa sicurezza. Fuori dall’Europa, inoltre, stiamo sviluppando progetti di CCS negli Emirati Arabi Uniti (Gasha) e in Libia (Bahr Essalam) e puntiamo ad attivarne altri anche in Egitto e in Australia. Complessivamente, puntiamo a raggiungere uno stoccaggio totale di circa 10 milioni di tonnellate di CO₂ all’anno (MTPA) nel 2030 e una capacità lorda complessiva di 30 MTPA, per poi arrivare a uno stoccaggio di circa 35 MTPA nel 2040 e di circa 50 MTPA nel 2050. Più articolato il ventaglio di tecnologie che stiamo sviluppando per la fase di utilizzo. Un linea di ricerca riguarda 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 e che stiamo sviluppando con Holcim, con cui collaboriamo alla realizzazione di un impianto dimostrativo per testare la riduzione di impronta carbonica resa possibile da questa tecnologia. 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. La CCS, inoltre, rappresenta l’unica opzione immediatamente disponibile per ridurre le emissioni dei settori cosiddetti “hard to abate” come cementifici, acciaierie, stabilimenti chimici, cartiere 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. Per quanto riguarda l’Italia, i settori “hard to abate” contribuiscono a circa il 20% delle emissioni complessive e ad oggi non vi sono alternative tecnologiche percorribili in tempi rapidi per ridurre le loro emissioni. Sempre nell’ambito dello storage, un ulteriore aspetto positivo è la possibilità di riutilizzare campi a gas esauriti e asset dismessi, come quelli di Hamilton, North Hamilton e Lennox di Eni UK che verranno interessati dal progetto HyNet o quelli presenti nell’offshore di Ravenna, anch’essi di Eni. Per quanto riguarda HyNet, le attività di CCS avranno una capacità iniziale di 4,5 milioni di tonnellate l’anno di CO₂ (Mton/a), con possibilità di espanderla fino a 10 Mton/a entro il 2030. Le emissioni proverranno dalle industrie del nord-ovest dell'Inghilterra e del nord del Galles, catturate direttamente ai camini e trasportate fino ai giacimenti esauriti. Oltre alla CCS, verrà realizzato anche un importante sito di produzione di idrogeno. Il progetto ha ricevuto il sostegno diretto del Governo del Regno Unito e l’avvio delle operazioni di stoccaggio è previsto per il 2025. A ottobre 2021 HynNet è stato inserito tra progetti di CCUS in Track 1 nella gara indetta dal Governo UK per il Cluster Sequencing for Carbon Capture Usage and Storage Deployment: Phase 1 e questo successo è particolarmente significativo per due ragioni: sia perché consente l’avvio delle attività entro il 2025 sia perché permette a Eni UK e ai partner del Consorzio di avere accesso al Carbon Capture Storage Infrastructure Fund (CCFI), fondo pubblico che dispone il finanziamento a fondo perduto di 1 miliardo di sterline per la realizzazione di quattro progetti per la cattura e lo stoccaggio di CO2, per un totale di circa 10 milioni di tonnellate all’anno entro il 2030. Nel frattempo, a febbraio 2022, Eni UK ha annunciato di aver siglato complessivamente 19 Memorandum of Understanding con aziende interessate alla cattura, trasporto e stoccaggio delle proprie emissioni attraverso HyNet North West. Sempre nel 2025, inoltre, è prevista la PHASE 1 del progetto CCS Ravenna Hub.

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.