La decarbonizzazione nei processi industriali: dalle auto elettriche alle fabbriche elettriche.

La decarbonizzazione nei processi industriali. Dalle auto elettriche…alle fabbriche elettriche 

I testi dell’Economist di fine anni 90 parlavano di smartphone, del loro futuro utilizzo e diffusione. Editoriali sulle auto elettriche e i loro vantaggi erano già diffusi. Se le posizioni politiche del settimanale possono essere motivo di disaccordo, sicuramente nell’analizzare le future tendenze tecnologiche ci azzeccano molto spesso!

Uno degli ultimi temi trattati dall’Economist: “First electric cars. Next, electric factories?” parla di decarbonizzazione nei processi industriali.

Gli assunti principali dell’articolo sono:

1)  I processi industriali oggi emettono tanto carbonio quanto i trasporti e quanto la produzione di energia elettrica. Secondo l’Agenzia Internazionale dell’Energia i processi industriali assorbono il 30% dell’energia globale e tre quarti di questa viene utilizzata per produrre calore. La produzione di acciaio, cemento e prodotti chimici da sole utilizzano circa la metà del calore generato per fini industriali e di conseguenza contribuiscono a circa la metà delle emissioni di gas serra del settore industriale.

2) Mentre c’è un boom incredibile nell’elettrificazione di trasporti, riscaldamento civile e nella produzione di energia elettrica da fonti rinnovabili, l’ambito industriale è rimasto indietro.

3) In ambito industriale si consumano fonti fossili (come il gas metano o il GPL) per produrre energia sotto forma di calore e per produrre molecole di carbonio per facilitare alcuni processi di trasformazione di base (Il Coke per la produzione di acciaio, il Clinker per la produzione di cemento).

4) Negli ultimi anni si è andato affermando il concetto che le emissioni nei processi industriali si ridurranno grazie alla sostituzione delle fonti fossili con l’idrogeno verde per la produzione di calore e grazie a tecnologie di Carbon Capture and Storage (CCS) per le altre emissioni.

5) Recentemente però ci sono state delle prese di posizione importanti da parte di grandi industrie internazionali a favore dell’elettrificazione dei processi industriali. L’utilizzo di energia elettrica, soprattutto se abbondante e rinnovabile, viene considerato più efficiente, in generale, dell’utilizzo delle fonti fossili e dell’idrogeno verde.

6) Martin Brudermueller, CEO di BAFS, gigante della chimica tedesca, ha dichiarato che la decarbonizzazione delle industrie energivore potrà essere ottenuta solo grazie all’elettrificazione.

7) BAFS ha formato un consorzio, che include SABIC e LINDE, per sviluppare un alto forno elettrico per produrre il calore necessario per le reazioni chimiche. Rio Tinto e BHP hanno annunciato di voler sviluppare assieme la prima fonderia elettrica per l’acciaio. Il gruppo spagnolo Roca ha recentemente inaugurato il primo forno a tunnel per la produzione di ceramica completamente elettrico. McKinsey & Company, prevede che più del 44% della decarbonizzazione in Europa (se le politiche europee rimarranno quelle attuali), entro il 2050 verrà dall’elettrificazione e solo poco più del 20% da tecnologie CCS o legate all’idrogeno verde.

Ad oggi si intravedono quindi gli albori di quella che potrà essere la Rivoluzione Verde nei processi di trasformazione industriale. L’abbandono del carbonio, per passare a tecnologie che vedono l’utilizzo dell’energia elettrica anche per produrre calore.

Tecnologie ad energia elettrica per produrre calore:

• Pompe di calore industriali (fino a 200 gradi): le pompe di calore trasferiscono calore da un posto ad un altro. Siccome è più efficiente energeticamente, trasferire che generare calore, questo può condurre a grandi risparmi di energia. Con il miglioramento della tecnologia e l’aumento delle vendite, i prezzi scenderanno.

AtmosZero sta installando una pompa di calore per produrre vapore presso lo stabilimento della New Belgian Brewery in Colorado. L’obiettivo è di sostituire l’impianto attuale a gas metano e, dato che l’energia elettrica in futuro arriverà sempre di più da fonti rinnovabili, questo porterà ad una netta diminuzione delle emissioni di CO2.

Le pompe di calore sostituiranno quindi un ampio spettro di impianti, che oggi sono alimentati da fonti fossili: essiccatori, bollitori, forni, alambicchi…

Kobe Steel, azienda giapponese, produce e commercializza pompe di calore capaci di produrre vapore ad ala pressione a 165° in modo molto efficiente. Heaten, un’azienda norvegese, ha sviluppato una pompa di calore che può recuperare lo scarto di calore industriale per raggiungere temperature fino a 200°. 

• Batterie termiche (sopra i 200 gradi): le batterie termiche funzionano tramite immagazzinamento del calore prodotto con energia elettrica. Accumulare calore attraverso batterie termiche costa meno di accumulare energia elettrica, cosa che necessita di materiali pregiati come cobalto e litio. Il calore accumulato, a circa 1000°, può essere rilasciato in modo intermittente ed in ogni momento per alimentare diversi processi industriali.

La startup Rondo Energy ha lanciato sul mercato una batteria termica così detta brick box. Altri nel mondo stanno seguendo questa tecnologia con alcune variazioni sul tema. Il concetto comunque è sempre di produrre calore da energia elettrica, possibilmente di origine rinnovabile quando è abbondante e costa meno, per poi utilizzarla successivamente.

• Elettrolisi: i più complicati processi industriali da elettrificare sono quelli che necessitano di altissime temperature a ciclo continuo. Nella produzione di acciaio le fonti fossili si utilizzano, non solo per generare calore, ma anche per generare le reazioni chimiche. Questa rappresenta il fronte più sperimentale dell’elettrificazione dei processi industriali.

La startup Electra sta sperimentando una nuova modalità di produrre l’acciaio che non richiede calore ma attraverso elettrolisi. SSAB, gigante svedese dell’acciaio, ha pianificato di commercializzare acciaio verde dal 2026.

Un altro settore ad alte emissioni è quello per la produzione di cemento, che richiede alte temperature ed utilizza molecole di carbonio nel processo di trasformazione.

Sublime Systems punta ad ottenere il cemento a temperatura ambiente, sempre tramite elettrolisi.

• Forni ad arco elettrici: una modalità già sperimentata per ridurre le emissioni legate alla produzione di acciaio, è quella di sostituire gli altiforni con i forni ad arco elettrici. Questi tipicamente fondono i rottami d’acciaio, piuttosto che partire dal minerale ferroso e dal coke. Nei paesi occidentali, con consumi di acciaio costanti e alta disponibilità di rottame, questa tecnologia potrà ulteriormente diffondersi.

Tata Steel ha annunciato che chiuderà tutti gli altiforni in Gran Bretagna e che verranno sostituiti da forni ad arco elettrici. Wood McKenzie prevede investimenti per 130 miliardi di dollari nei prossimi anni sui forni ad arco elettrico.

Criticità…

La strada per l’adizione e la diffusione di massa di queste tecnologie è lunga. Alcuni degli ostacoli sono:

• Gli investimenti per cambiare tecnologia.
• Gli stop agli impianti produttivi nel momento del cambiamento.
• La mancanza di conoscenza da parte del personale e dunque la necessità di molte ore di formazione.

…e vantaggi

• In Europa esiste un Cap (tetto) alle emissioni di carbonio in molti settori e per il fatto che emettere gas serra costerà sempre di più, ci sarà una rincorsa da parte delle aziende a limitare le emissioni: i prezzi sul mercato ETS (mercato delle emissioni di Co2 in Europa) saliranno sopra 100 euro per tonnellata di CO2 nel 2025 e sopra 120 euro/ton nel 2030.​ Le aziende dovranno limitare necessariamente le loro emissioni, se vogliono rimanere nel mercato. Se vuoi saperne di più su questo argomento ne parliamo qui

• Le nuove tecnologie dovranno necessariamente adattarsi ad essere installate negli stabilimenti attuali, limitando le problematiche di inserimento.

La decarbonizzazione dei processi industriali, anche se con le sue difficoltà, è un processo in atto: l’invito è rivolto alle tante aziende italiane che producono impianti e macchinari. Le tendenze che ho elencato sono probabilmente ineludibili, invece di subire l’innovazione, cavalchiamola.

Infine, un invito a tutte le aziende manifatturiere, creare fabbriche ad impatto zero, oggi, non solo è possibile, ma molto probabilmente conveniente per costruire il vantaggio competitivo di domani.

Come possiamo aiutarti con la decarbonizzazione nei processi industriali?

L’impegno di GC&P è fornirti soluzioni pratiche ed efficaci attraverso la nostra consulenza ambientale. Con il nostro supporto, potrai implementare strategie sostenibili, ridurre l’impatto ambientale delle tue operazioni e ottenere certificazioni riconosciute a livello globale.

La nostra consulenza abbraccia ogni aspetto della sostenibilità, dalla valutazione delle emissioni di carbonio alla definizione di piani di decarbonizzazione, dalla redazione di report di sostenibilità all’ottenimento di certificazioni green. GC&P è qui per affiancarti in ogni passo, affinché la tua azienda possa affrontare le sfide ambientali in modo efficace, coerente e profittevole.