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Ambiente: dalla CO2 nuovi materiali per edilizia cantieristica stradale

Utilizzare gli scarti dell’industria siderurgica e del cemento per immagazzinare anidride carbonica e, contemporaneamente, produrre materiali di qualità e a basso costo da impiegare in edilizia e nella cantieristica stradale è una delle nuove frontiere di ricerca ENEA nel campo della cattura e del riuso della CO2. L’efficacia delle nuove applicazioni tecnologiche sarà testata nell’infrastruttura di ricerca ZECOMIX (Zero Emission of Carbon with MIXed technologies) presso il Centro Ricerche ENEA di Anguillara, in provincia di Roma, nell’ambito del progetto Horizon 2020 ‘ECCSELERATE’, finanziato dalla Ue con circa 3,5 milioni di euro. Oltre all’Agenzia, gli altri partner italiani sono: Sotacarbo, il Dipartimento di Ingegneria civile, chimica, ambientale e dei Materiali dell’Università di Bologna, il laboratorio Energia Ambiente Piacenza (L.E.A.P.) e l’Istituto nazionale di Oceanografia e di Geofisica Sperimentale (OGS) che coordina il nodo italiano della rete europea di laboratori specializzati in ricerca su cattura e sequestro di CO2.

“Grazie alle nostre tecnologie riusciremo a rendere il processo di decarbonizzazione di industrie come acciaierie e cementifici economicamente vantaggioso e circolare. I loro scarti non andranno più a finire in discarica ma serviranno per catturare la CO2 prodotta durante la produzione. E una volta che avranno esaurito la loro capacità di stoccare anidride carbonica, questi ‘nuovi’ materiali saranno reimmessi nei processi industriali stessi per la produzione di cemento e di acciaio, o utilizzati come inerti per fondi stradali,”, spiega Stefano Stendardo, ricercatore ENEA del Laboratorio Ingegneria Processi e sistemi per l’Energia.

Alla base del processo di cattura e stoccaggio della CO2 c’è un fenomeno chimico chiamato carbonatazione minerale, che simula l’invecchiamento naturale delle rocce ma in forma accelerata; consiste nella reazione dell’anidride carbonica con gli ossidi di calcio contenuti nei residui industriali, che dà come risultato finale materiali a base di carbonati di utili per nuove produzioni industriali. Tra i settori di interesse c’è l’industria siderurgica che potrebbe trasformare le sue scorie in materie prime riutilizzabili per la produzione di cemento, calcestruzzo e malte oppure per manufatti, sottofondi e manti stradali. Con notevoli vantaggi sia a livello ambientale che economico, perché vengono utilizzati scarti di produzione, ma anche per la qualità dei nuovi materiali “fatti reagire con la CO2” che mostrano caratteristiche chimiche e fisiche migliorate.

“Ci aspettiamo i risultati più promettenti dagli scarti dell’industria dell’acciaio. La sola produzione di acciaio da ciclo integrale, escludendo la fase iniziale di produzione di ghisa, produce ogni anno, a livello mondiale, circa 126 milioni di tonnellate di scorie che, con le nostre tecnologie, potrebbero stoccare da 6 a 9 milioni di tonnellate di CO2 e produrre nuova materia prima”, sottolinea Stendardo.

Ma gli ambiti di applicazione non finiscono qui. “La cattura e il sequestro della CO2 tramite carbonatazione potrebbe trovare impiego anche nel trattamento di altri tipi di scarti come le ceneri e le scorie prodotte dalla combustione di carbone e dalla termovalorizzazione di rifiuti urbani e i residui di costruzioni e demolizioni”, conclude Stendardo.

Scarti industriali a parte, nell’infrastruttura ZECOMIX si studieranno anche altre possibilità di riuso dell’anidride carbonica come, ad esempio, la produzione e l’accumulo di eccessi di energia e la produzione di combustibili per trasporti come metanolo e kerosene. Il processo di produzione e accumulo di energia a partire dalla CO2 è noto come Calcium Looping e si basa sulla reazione tra l’ossido di calcio (CaO), puro o contenuto nelle scorie, con l’anidride carbonica (CO2) temporaneamente stoccata in una serie di tank. In questo modo si viene a produrre energia termica attraverso la reazione CaO + CO2 che rilascia forti quantità di calore.

Inizialmente la principale sorgente di CO2 potrebbero essere le emissioni provenienti dalle centrali elettriche a combustibili fossili, gli scarichi di cementifici e di altre fabbriche. In prospettiva, potrebbe essere impiegata anche la CO2 catturata dall’atmosfera stessa (la cosiddetta ‘Direct Air Capture’) o quella naturale per produrre ‘combustibili da carbonio non-fossile’, come già succede in Islanda.

Secondo i dati dell’International Energy Agency IEA, attualmente le infrastrutture di cattura, stoccaggio e riutilizzo della CO₂  di tutto il mondo catturano oltre 35 milioni di tonnellate di anidride carbonica all’anno, equivalenti alle emissioni annuali dell’Irlanda. Ma nel prossimo decennio, sempre secondo la IEA, sarà necessario un aumento di 20 volte dei tassi annuali di cattura di CO2 dalle centrali elettriche e dalle industrie.

Per maggiori informazioni : Stefano Stendardo, ENEA – Laboratorio Ingegneria Processi e sistemi per l’Energia, stefano.stendardo@enea.it