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Tecnologie Ccus: ostacoli e potenzialità

Nel cammino verso una riduzione delle emissioni di CO2, le tecnologie di “Carbon capture utilisation and storage” (Ccus) sono considerate fondamentali in vari settori, soprattutto nella generazione di energia da combustibili fossili. Il report esamina i progetti dimostrativi più rilevanti di questa tecnologia.

Il rapporto annuale dell’Intergovernmental Panel on Climate Change (Ipcc) sostiene che escludere le Ccus dal portafoglio di tecnologie utilizzate per ridurre le emissioni raddoppierebbe il costo per il raggiungimento degli obiettivi climatici, così come lo studio dell’Energy Technologies Institute (ETI, 2018) sostiene che anche i costi di decarbonizzazione del Regno Unito raddoppierebbero senza l’adozione di queste tecnologie.

Gli elementi che costituiscono la catena tecnologica Ccus sono già presenti su scala commerciale, la loro sicurezza e operabilità è stata ampiamente testata in svariati progetti. Questo significa che gli ostacoli alla sua diffusione non sono di tipo tecnico, ma piuttosto legati agli elevati costi. Ulteriori tecnologie, di prossima generazione, che potrebbero portare ad una riduzione dei costi e un aumento dell’efficienza, sono in fase di ricerca e sviluppo e potrebbero, nel tempo, raggiungere il mercato.

Stato delle tecnologie CCUS

Le tecnologie Ccus attualmente hanno un peso marginale nel settore della generazione di energia elettrica. Solo due centrali elettriche operative forniscono una capacità combinata di 350 MWe, sono impianti a carbone rimodernati e si trovano in Nord America. Si tratta della centrale elettrica Boundary Dam in Canada, da 110 MW, che è stata combinata con una sezione di cattura CO2 nel 2014 e ha un tasso di cattura pari a 1.0 MtCO2/anno; mentre il secondo impianto è il Side stream da 240 MW della centrale di Petra Nova in Texas, USA, entrata in esercizio nel gennaio 2017, con una potenza nominale di 1.4 MtCO2/anno di CO2.

Oltre a queste due, che svolgono un ruolo di primo piano, vi sono altre 21 centrali operative a livello mondiale (figura 1), 3 in fase di costruzione e ulteriori 16 in fase di sviluppo. La maggior parte di queste strutture trattano gas naturale e hanno un potenziale di cattura di circa 39-40 MtCO2 / anno.

Figura 1. Mappa dei progetti CCUS a livello globale.

Le aree chiave in termini di installazioni Ccus sono Nord America, Europa, Medio Oriente, Asia e Australia. Dodici delle 19 strutture attualmente operative su larga scala si trovano in Nord America, in gran parte favorite da politiche nazionali di sostegno.

In Europa la tecnologia Ccus è considerata necessaria per il raggiungimento dell’obiettivo zero emissioni entro il 2050, anche se a livello inferiore rispetto a quanto ipotizzato in precedenza, a causa del rapido incremento della diffusione delle rinnovabili.

Le tecnologie di cattura e stoccaggio della CO2 fanno parte dei sette elementi costitutivi strategici dell’Unione Europea per la transizione verso uno scenario low carbon, soprattutto in applicazione alle industrie ad alta intensità energetica e per la produzione di idrogeno.

Il modo in cui l’Europa ha pianificato i progetti Ccus ha avuto un considerevole cambiamento durante l’ultimo decennio, arrivando attualmente ad un approccio “hub and cluster”, ovvero la cattura della CO2 da un cluster di attività industriali, invece che da una singola sorgente, e l’utilizzo di strutture condivise per il trasporto della CO2. Questo approccio ridurrà i costi unitari.

Per quanto riguarda gli impianti esistenti, sarebbe opportuno che venisse riconosciuto il valore dei servizi ausiliari, soprattutto in un sistema nel quale le quote di energia da fonti rinnovabili non dispacciabili, aumenteranno nei sistemi energetici nel prossimo futuro. L’integrazione di sistemi Ccus non deve quindi influire negativamente sulle capacità degli impianti elettrici di fornire questi servizi.

L’utilizzo di una combinazione di mezzi di trasporto, inclusi gasdotti, navi, treni e camion, offre flessibilità e accessibilità a una gamma più ampia di fonti di CO2 nei poli industriali. Diverse nazioni stanno pianificando lo sviluppo di cluster Ccus. Tra queste l’Olanda, nel porto di Rotterdam, che mira a catturare 2-5 MtCO2 / anno principalmente da fonti industriali. La Norvegia, con il progetto Northern Lights, prevede la cattura di CO2 da fonti industriali nella regione di Oslo e il trasporto di CO2 liquida da questi siti di cattura industriale a un luogo di stoccaggio sottomarino nel Mare del Nord. Il Regno Unito, con il cluster Teesside, comprende una centrale elettrica a ciclo combinato a gas naturale (Ngcc) su scala commerciale dotata di Ccus.

Il fulcro delle attività di Ccus in Medio Oriente è invece rappresentato dalla lavorazione del gas naturale e dai settori industriali e petrolchimici. Con un potenziale di stoccaggio sotterraneo di CO2 accessibile, abbondanti risorse di gas e impianti di produzione di idrogeno con capacità in eccesso, il Medio Oriente ha il potenziale per diventare una regione importante per lo sviluppo e il dispiegamento delle Ccus. L’Arabia Saudita e gli Emirati Arabi Uniti guidano gli sforzi di questa regione, ospitando gli impianti di Abu Dhabi e Uthmaniyah CO2-Eor (Enhanced oil recovery: recupero assistito del petrolio). Entrambi sono supportati e gestiti da imprese statali.

Dall’area Asia-Pacifico proviene oltre il 50% delle emissioni globali di CO2, dovute per lo più ad un’economia in forte ascesa che fa affidamento sui combustibili fossili per la produzione energetica.

Molti paesi, in particolare quelli del sud-est Asiatico possiedono un parco di centrali elettriche abbastanza recenti che utilizzano combustibili fossili; inoltre sono in fase di pianificazione e costruzione ulteriori centrali per un ammontare di circa 350 GW. Tuttavia l’assenza di un regime normativo che incentivi gli investimenti sulle Ccus, potrebbe rendere difficile l’adozione di questa tecnologia su larga scala. Nonostante ciò la regione Asia-Pacifico, è una delle più attive, con ben 12 strutture Ccus. Capofila la Cina, con un impianto attivo, due in costruzione e cinque in fase di sviluppo.

Come detto, uno dei limiti principali alla diffusione delle tecnologie Ccus su scala commerciale è il costo elevato, nonostante ultimamente si sia registrata una riduzione significativa. Un ulteriore abbattimento potrebbe essere ottenuto dal “learning by doing”, ossia la riduzione dei costi attraverso una maggiore diffusione degli impianti dimostrativi e successivamente su scala commerciale. Questo porterebbe ad una riduzione pari al 50-70% dei costi attuali, arrivando a circa 65 US $ per tonnellata di CO2 rimossa.

Se allo stato attuale i livelli di cattura si aggirano intorno all’85-90%. Per consentire alle centrali elettriche esistenti di continuare ad operare in un futuro a emissioni zero, occorre che tali livelli raggiungano percentuali più vicine al 100%. Una percentuale raggiungibile solo a discapito dei costi e all’aumento del prezzo dell’energia elettrica.

La soluzione potrebbe essere data, nel caso delle centrali a carbone, dalla co-combustione di biomassa per il 10%, utilizzando livelli di cattura di CO2 al 90%, al fine di ottenere emissioni nette pari a zero. Questa strategia potrebbe essere molto favorevole in paesi che possiedono giacimenti di carbone autoctoni ma anche grandi quantità di scarti agricoli o di silvicoltura.

Per favorire la diffusione di questa tecnologia è necessario intervenire sul prezzo del carbonio, valutato sia in funzione dei quantitativi emessi, che tramite schemi di scambio di quote di emissione o crediti di imposta sulla quantità di CO2 stoccata. Attualmente meno del 5% delle emissioni globali di CO2 sono regolate da questo regime di tassazione.

Le tecnologie Ccus rappresentano una soluzione collaudata e utile verso un futuro a emissioni zero. Ma necessitano di un regime finanziario di sostegno per avere una reale diffusione a livello commerciale. AMaiu

CCC/304

LUGLIO 2020

Autore: Greg Kelsall