Un’azienda finlandese pensa di poter ridurre di un terzo le emissioni di carbonio industriale

Solo tre industrie – chimica, acciaio e cemento – rappresentano circa un quinto di tutte le emissioni di anidride carbonica provocate dall’uomo (vedi grafico). Non solo queste industrie sono grandi inquinatrici, ma sono anche difficili da ripulire. Questo perché tutti e tre si basano su processi chimici che possono avvenire solo a temperature molto elevate. I sistemi di riscaldamento elettrico standard, se alimentati da centrali elettriche a basse emissioni di carbonio, possono fornire temperature di diverse centinaia di gradi. Ciò è sufficiente per molti tipi di produzione, ma non per tutti.

L’estrazione del ferro dal minerale, ad esempio, è il primo passo nella produzione dell’acciaio. Le temperature all'interno dei forni utilizzati a tale scopo possono superare i 1.600°C. I forni da cemento, che convertono il calcare in clinker, una delle materie prime del cemento, possono raggiungere i 1.400°C. Poiché è difficile o impossibile produrre tali temperature per alcuni processi industriali utilizzando solo l’elettricità, le aziende fanno affidamento sui combustibili fossili.

Le aziende orientate all’ambiente stanno esplorando alternative. L’idrogeno, ad esempio, può essere prodotto scindendo l’acqua nei suoi elementi componenti. Se ciò viene fatto con energia pulita, il gas può essere bruciato come combustibile a zero emissioni di carbonio. Un’altra opzione potrebbe essere quella di restare fedeli ai combustibili fossili, ma catturando e seppellendo l’anidride carbonica che generano, un’idea nota come cattura e stoccaggio del carbonio. Ma entrambe le tecnologie sono nascenti e richiederebbero la costruzione di una grande quantità di nuove infrastrutture che ancora non esistono.

Al Brightlands Campus, un centro di innovazione sostenuto dallo stato e dall’industria vicino a Maastricht, nei Paesi Bassi, una società di ingegneria finlandese chiamata Coolbrook spera di cambiare la situazione. Il suo sistema "RotoDynamic" è progettato per fornire proprio il tipo di temperature elevatissime necessarie all'industria pesante, e per farlo essendo alimentato esclusivamente dall'elettricità.

Girando

Il modo più semplice di pensare al sistema di Coolbrook è come una turbina a gas al contrario. Una turbina a gas convenzionale, come quella utilizzata nelle centrali elettriche o nei motori a reazione, brucia combustibili fossili per creare un gas caldo ad alta pressione che fa girare le pale del rotore. Questa energia rotazionale può essere utilizzata per far funzionare un ventilatore che genera spinta (come negli aerei a reazione) o convertita in elettricità in un generatore (come in una centrale elettrica).

Il nuovo sistema parte invece da un motore elettrico. Il motore fa girare i rotori della turbina. Il gas o il liquido vengono quindi alimentati alla turbina. Una volta dentro, i rotori accelerano il materiale a velocità supersoniche, per poi rallentarlo di nuovo rapidamente. La decelerazione improvvisa trasforma l'energia cinetica contenuta nel gas o fluido accelerato in calore. Se il motore è alimentato da elettricità verde, non viene prodotta anidride carbonica.

Il primo test dell'impianto pilota a Brightlands riguarderà lo steam cracking, uno dei processi a maggior consumo energetico negli impianti petrolchimici. I cracker convenzionali decompongono la nafta, un componente del petrolio greggio, in molecole più piccole. Come suggerisce il nome, questo viene fatto diluendo la nafta con vapore e poi facendola esplodere, in assenza di ossigeno, in una fornace.

L'impianto pilota di Coolbrook inietterà invece una miscela di nafta e vapore nella turbina rotante, che la riscalderà a circa 1.000°C. Ciò dovrebbe scomporre la nafta in sostanze come propilene ed etilene, che vengono utilizzate per produrre plastica. La speranza è dimostrare che non solo è possibile crackare la nafta in un reattore elettrico, ma che è anche meglio. Prove di laboratorio hanno dimostrato che i rendimenti del processo elettrificato potrebbero essere significativamente superiori a quelli ottenibili con i combustibili fossili.

Supponendo che tutto vada secondo i piani, il sistema verrà testato producendo calore per altri processi industriali. Joonas Rauramo, il capo di Coolbrook, ritiene che il riscaldatore dovrebbe essere in grado di raggiungere temperature fino a 1.700°C. Ciò lo renderebbe adatto a una serie di applicazioni ad alta intensità energetica, inclusa la produzione di acciaio, cemento, vetro e ceramica. Diverse grandi aziende hanno aderito come partner al progetto pilota. Tra questi figurano Shell, una compagnia petrolifera anglo-olandese, Braskem, un produttore chimico con sede in Brasile, e CEMEX, uno dei maggiori produttori di cemento al mondo.