Il cemento può assorbire improvvisamente la CO₂
Il cemento è uno dei principali fattori che incidono sul clima a livello mondiale. Eppure, proprio questo settore, con il suo pesante carico di emissioni di CO₂, potrebbe in futuro contribuire a rimuovere l’anidride carbonica dall’atmosfera. I ricercatori dell’ETH di Zurigo dimostrano come sia possibile integrare il Direct Air Capture negli impianti di produzione del cemento. Questo approccio potrebbe ridurre l’impatto climatico della produzione di cemento del 78 per cento entro il 2050.
A livello mondiale vengono prodotte ogni anno circa quattro miliardi di tonnellate di cemento. La produzione è responsabile del 5-8% delle emissioni globali di CO₂. Particolarmente problematico è il processo di calcinazione, durante il quale il calcare viene riscaldato per ottenere la calce viva, un processo che comporta il rilascio di CO₂.
È proprio qui che entra in gioco lo studio dell’ETH. Esso combina un processo consolidato di produzione del cemento con la Direct Air Capture, in breve DAC. L’obiettivo non è solo quello di ridurre le emissioni in stabilimento. L’impianto dovrebbe inoltre rimuovere la CO₂ direttamente dall’aria circostante.
La calce entra nel ciclo
La tecnologia si basa sul «calcium looping». Il calcare viene riscaldato elettricamente e si decompone in calce viva e CO₂. Poiché il forno è alimentato con energia elettrica anziché con carbone o gas, vengono eliminate le emissioni aggiuntive derivanti dalla combustione di combustibili fossili. La CO₂ rilasciata durante il processo può inoltre essere catturata direttamente.
La calce viva viene poi trattata con acqua ed entra in contatto con l’aria. In questo modo lega nuovamente la CO₂ e si trasforma di nuovo in calcare. Più spesso viene ripetuto questo ciclo, maggiore è la quantità di anidride carbonica che l’impianto può sottrarre all’atmosfera. La CO₂ catturata non rimane nel cemento, ma viene compressa e trasportata in appositi depositi sotterranei. In queste condizioni, un cementificio potrebbe addirittura rimuovere, in termini di bilancio, più CO₂ di quanta ne produca nell’intera catena di processo.
L’elettricità è determinante
Il fattore decisivo è l’approvvigionamento energetico. La Direct Air Capture richiede molta elettricità. I ricercatori dell’ETH hanno quindi esaminato diversi scenari, dall’attuale mix energetico statunitense fino a un sistema prevalentemente rinnovabile con energia solare e accumulo in batterie.
Il risultato è incoraggiante, ma chiaramente subordinato a determinate condizioni. Con un approvvigionamento elettrico fortemente decarbonizzato, gli impianti di «calcium looping» potrebbero effettivamente rimuovere dall’atmosfera, in termini netti, dall’85 al 96 per cento della quantità catturata e immagazzinata. Per ogni tonnellata di CO₂ immagazzinata in modo permanente, lungo l’intera catena del valore verrebbero comunque emessi da 40 a 150 chilogrammi di CO₂.
Dal laboratorio all’impianto
L’approccio è più di un’idea teorica. Lo studio è stato condotto in collaborazione con l’azienda statunitense Heirloom Carbon Technologies, che dal 2023 gestisce in California un impianto commerciale con una capacità di circa 1’000 tonnellate di CO₂ all’anno. In Louisiana è in progetto un impianto di dimensioni notevolmente maggiori.
Per l’industria del cemento, il punto di forza risiede nelle materie prime e nei processi esistenti. La calce, la calcinazione e i forni industriali fanno ormai parte da tempo della produzione. Le novità sarebbero soprattutto superfici di contatto con l’aria aggiuntive, la cattura di CO₂ e forni di calcinazione alimentati elettricamente.
Il potenziale necessita di prove pratiche
Per ora la soluzione non è ancora una certezza. I risultati si basano su scenari fino al 2050. I forni di calcinazione elettrici a riscaldamento indiretto non sono ancora in uso su larga scala a livello industriale. Lo studio non contiene nemmeno un’analisi dettagliata della redditività.
Ciononostante, il lavoro dell’ETH lancia un segnale forte. La decarbonizzazione del settore edile non deve necessariamente limitarsi a una riduzione delle emissioni. Se l’elettricità rinnovabile, lo stoccaggio di CO₂ e i nuovi impianti industriali agissero in sinergia, uno dei maggiori responsabili delle emissioni potrebbe diventare un attore attivo nella riparazione del clima.