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Vernasca è un piccolo paese situato in Emilia-Romagna. È noto soprattutto per il suo straordinario castello di Vigoleno, un vestigio dell’Antica Roma, ma è anche dimora di un impianto industriale che produce ogni anno 1,3 milioni di tonnellate di cemento. È qui che è in gioco il futuro: a ottobre 2020 il progetto CLEANKER, finanziato dall’UE, ha inaugurato una tecnologia nuova di zecca denominata ciclo del calcio e spera di ridurre le emissioni di CO2 dell’impianto del 90 %.
«La nostra tecnologia presenta diversi vantaggi per i cementifici esistenti», afferma Martina Fantini, coordinatrice di CLEANKER per conto di LEAP, un laboratorio italiano specializzato in tecnologie energetiche altamente efficienti a ridotto impatto ambientale. «In primo luogo, la riqualifica non implica alcuna modifica del forno rotativo dell’impianto, che è l’attrezzatura più importante in ogni cementificio. Poi, il sorbente prodotto alla fine del processo di cattura dell’anidride carbonica è la medesima materia prima utilizzata per la produzione del clinker (ossia il componente principale della maggior parte dei cementi). Infine, esiste una vasta gamma di possibilità per sfruttare il calore prodotto dal processo di cattura della CO2».
Come si presume dal nome, in sostanza il ciclo del calcio prevede un ciclo di passaggi ripetuti. L’anidride carbonica generata durante la produzione del clinker viene catturata dai gas effluenti attraverso la cosiddetta reazione di carbonatazione, che lega la CO2 con l’ossido di calcio (CaO) solido per formare il carbonato di calcio (CaCO3) solido. In seguito, il sorbente derivato subisce il processo di calcinazione, che è praticamente l’opposto della carbonatazione: il carbonato di calcio viene scomposto nell’ossido di calcio e nell’anidride carbonica gassosa. Il flusso concentrato di CO2 è pronto per essere conservato all’interno di siti geologici adatti o usato come materia prima per la sintesi di sostanze chimiche di base o di combustibili, mentre l’ossido di calcio viene reso ancora disponibile per continuare la produzione di cemento e il ciclo di cattura dell’anidride carbonica.
La principale differenza tra CLEANKER e altri tentativi per catturare la CO2 presso i cementifici riguarda il fatto che il processo avviene durante la combustione, e non successivamente a essa. «Sebbene sia meno avanzato, CLEANKER può potenzialmente raggiungere un’elevata efficienza nella cattura dell’anidride carbonica con una penalità energetica ridotta e un impatto economico contenuto. Tutto ciò grazie all’impiego della farina cruda comune come sorbente dell’anidride carbonica e integrazione termica stretta, che riduce sensibilmente il consumo di combustibile», spiega Fantini.
Test in corso
I test presso il cementificio di Buzzi Unicem consistono nel trattare l’1 % dei gas effluenti del forno. Questo per dimostrare il concetto e per consentire lo sviluppo di un metodo valutativo tecno-economico rigoroso che permetterà in seguito a LEAP di sfruttare la tecnologia su vasta scala. Attualmente, il ciclo del calcio si trova al livello 7 di maturità tecnologica (TRL), ma Fantini è sicura che la tecnologia sarà ponta a passare al livello 8-9 una volta che la capacità del sorbente sarà verificata, che i principali parametri regolatori saranno messi a punto e che il recupero termico sarà ottimizzato. Nonostante i risultati di questi test saranno noti solo in futuro, tutte le simulazioni eseguite finora stimano che l’efficienza della cattura sarà vicina al 90 %.
Il successo della tecnologia del ciclo di calcio sarà determinante per riqualificare i cementifici per la cattura dell’anidride carbonica, che è fondamentale per raggiungere gli obiettivi sulle emissioni dell’UE nel breve e medio termine. La maggioranza dei cementifici in Europa infatti risale agli anni ‘80 e non sarà probabilmente ricostruita prima del 2050. Come conclude Fantini, «CLEANKER dovrebbe riuscire a convertire la sua tecnologia su larga scala in circa tre anni».