Dall’inizio dell’era industriale, la quantità di anidride carbonica rilasciata nell’atmosfera (CO2) è notevolmente aumentata. Ogni anno, le attività umane rilasciano nell’atmosfera più anidride carbonica di quanta ne possano rimuovere i processi naturali, provocandone così un costante aumento nell’atmosfera. Servono, quindi, delle contromisure per frenare la crescita e ridurre le emissioni di CO2: una delle possibili strategie è rappresentata dalle tecnologie di Carbon Capture, Utilization and Storage (CCUS), ovvero di cattura, uso e stoccaggio di CO2, indispensabili per rendere economicamente più sostenibile la transizione verso un sistema energetico completamente decarbonizzato, nel rispetto degli obiettivi di “net zero CO2” prefissati per il 2050 (Net Zero by 2050 – Analysis – IEA).
In base all’annuale rapporto del Global Monitoring Lab del NOAA, anche nel 2022, per l’undicesimo anno consecutivo, l’aumento delle emissioni di CO2 è stato superiore a 2 parti per milione (ppm). Lo scorso anno, infatti, la media globale di anidride carbonica atmosferica ha stabilito un nuovo record: 417,06 ppm. Complessivamente, rispetto a prima della rivoluzione industriale, il valore dell’anidride carbonica atmosferica è aumentato del 50%.
Le tecnologie di Carbon Capture rivestono un ruolo significativo nella lotta ai cambiamenti climatici e potrebbero aprire la strada a un futuro a basso contenuto di carbonio.
Carbon Capture: cos’è e come funziona
La Carbon Capture è un procedimento tecnico che potenzialmente consente di catturare fino al 90% delle emissioni di CO2, originate dall’utilizzo di carburanti fossili nelle centrali elettriche e negli impianti industriali, secondo il Center for Climate and Energy Solutions, organizzazione ambientale no-profit statunitense.
Le tecnologie di Carbon Capture, Utilization and Storage (CCUS) impediscono all’anidride carbonica di finire nell’atmosfera. La CO2 catturata può, infatti, essere stoccata e immagazzinata in modo permanente, in formazioni geologiche sotterranee, o essere ancora utilizzata come materiale di partenza per altri prodotti con maggiori vantaggi economici, mantenendo la neutralità della CO2 dei processi di produzione.
A livello industriale, i sistemi di Carbon Capture si distinguono in:
– pre-combustione, con la quale il combustibile, invece di essere bruciato, viene gassificato ottenendo il syngas, un gas di sintesi costituito per lo più da monossido di carbonio (CO) e idrogeno (H2). Tramite una successiva reazione di trasferimento il CO viene convertito in CO₂, mentre un solvente fisico separa l’anidride carbonica dall’idrogeno.
– post-combustione, che utilizza solventi chimici per separare l’anidride carbonica dai fumi di combustione dei combustibili fossili.
ossicombustione, nella quale viene utilizzato l’ossigeno, invece dell’aria, come comburente nei processi di combustione dei combustibili fossili. Questo fa sì che i gas di scarico siano ricchi di anidride carbonica, facilitandone la cattura.
Una fase fondamentale del processo di Carbon Capture è rappresentata dallo Storage (CCS). Il processo di Carbon Capture and Storage consiste nella cattura delle emissioni di CO₂ provenienti da processi industriali, quali la produzione di acciaio e cemento, oppure dalla combustione di combustibili fossili impegnati per la produzione di energia e si articola nelle tre fasi di cattura, trasporto e stoccaggio dell’anidride carbonica.
La differenza tra Carbon Capture and Storage (CCS) e Carbon Capture and Utilization (CCU) sta nell’uso finale della CO2 catturata, che anziché essere immagazzinata, viene impiegata nei processi industriali per una vasta gamma di prodotti/applicazioni commerciali.
Come emerge dal report IEA, attualmente gli impianti CCUS di tutto il mondo hanno la capacità di catturare quasi 45 Mt di CO₂ all’anno.
Soluzioni applicative per la Carbon Capture
Lo sviluppo di tecnologie CCUS dà anche origine a nuove sfide da affrontare con soluzioni applicative per la cattura e il trasporto di anidride carbonica, basate su sensori. Tali soluzioni vengono impiegate, ad esempio, nella misura del flusso di CO2 a ogni livello di una rete CCUS, necessaria per avere un resoconto completo e preciso dell’anidride carbonica catturata e la relativa fatturazione, laddove sono richieste misura fiscale e rispetto di normative, attuali e future.
Oltre agli aspetti di rendicontazione, nei procedimenti di Carbon Capture occorre tenere in considerazione quelli dell’efficienza di processo e del controllo qualità. Per essere convincenti sia a livello economico che ecologico, i procedimenti di Carbon Capture devono contraddistinguersi per un alto livello di rendimento. Dopo la cattura, nella fase di trasferimento attraverso tubi o mediante trasporto su navi, è pertanto indispensabile misurare il contenuto di CO2 per finalità di controllo e di ottimizzazione, per poter poi essere accumulata o utilizzata.
In questo caso in corrispondenza di ciascun punto di trasferimento, occorrono misurazioni di flusso di gas per controllare la quantità di CO2 e consentire un calcolo corretto per aziende che desiderano utilizzare l’anidride carbonica.
Inoltre, indipendentemente dalla finalità d’uso della CO2 catturata, immagazzinamento o riutilizzo, è importante verificare la qualità del gas e controllare che non presenti impurità.
In tal modo, è possibile evitare gli effetti negativi sul successivo processo CCUS e proteggere l’ambiente. Misuratori di portata gas a ultrasuoni e soluzioni per il monitoraggio continuo della concentrazione di CO2 e delle impurità eventualmente presenti (SO2, HCl o NOx), dannose per i successivi processi di trasformazione, forniscono dati affidabili e precisi per una gestione di successo dei processi lungo la catena CCUS.
In questo contesto, la Sensor Intelligence gioca un ruolo strategico. SICK, in qualità di azienda leader per l’innovazione e di precursori nello sviluppo della tecnologia dei sensori, offre già oggi soluzioni predisposte per le esigenze future: sensori intelligenti in grado di rilevare dati e analizzarli in tempo reale, di adattarsi all’ambiente e di comunicare in rete.
Con l’intelligenza dei sensori e soluzioni applicative, SICK getta le basi perfette per una gestione affidabile ed efficiente dei processi, al fine di garantire la sicurezza delle persone che operano sugli impianti e per la prevenzione dei danni ambientali.
