Cattura, utilizzo e stoccaggio del carbonio: Realizzazione su scala

La cattura, l'utilizzo e lo stoccaggio del carbonio (CCUS) è da tempo riconosciuta come un importante mezzo per ridurre le emissioni di anidride carbonica e costituisce parte integrante dei meccanismi necessari per raggiungere gli obiettivi dell'impegno climatico di Parigi. L'IPCC e l'AIE, ad esempio, hanno sostenuto che la CCUS offre risultati tangibili nella decarbonizzazione e può contribuire alla competitività industriale e a nuove opportunità economiche.

Per molti anni, tuttavia, il CCUS è stato considerato troppo costoso o non sufficientemente testato per essere applicato su scala. Anche le preoccupazioni sulla sicurezza del trasporto dell'anidride carbonica e sul suo stoccaggio sicuro a lungo termine hanno contribuito alla lenta adozione del CCUS. Sebbene alcuni progetti industriali su larga scala abbiano funzionato con successo, la tecnologia non è stata diffusa su scala significativa.

Nuova urgenza, nuove opportunità

Questo quadro, tuttavia, sta cambiando. La necessità di un'azione urgente per ridurre le emissioni di carbonio ha aumentato il riconoscimento della necessità di un portafoglio di tecnologie per affrontare il cambiamento climatico: in molte giurisdizioni, la CCUS è ora considerata una necessità, piuttosto che un'opzione, soprattutto nei settori in cui le emissioni sono difficili da abbattere (come il cemento, l'acciaio e i prodotti chimici). Questi settori difficili da abbattere possono sfruttare il CCUS per accelerare la riduzione delle emissioni, a differenza dei settori in cui è più facile apportare modifiche ai processi che riducono le emissioni. L'aumento del costo del carbonio ha migliorato il punto di pareggio delle soluzioni di stoccaggio. Molti altri progetti CCUS sono ora pianificati o in corso in Europa, Nord America e altre regioni del mondo.

Una parte integrante del nostro approccio

Le nostre tecnologie CCUS - raggruppate sotto il nome di "Cryocap™" - rappresentano una delle numerose soluzioni di gestione del carbonio che offriamo ai clienti. Sono parte integrante della strategia del gruppo Air Liquide per la decarbonizzazione, sia nelle nostre attività che nel supporto alla transizione energetica dei nostri clienti. Stiamo lavorando attivamente per catturare le emissioni di CO2 dai nostri impianti, con 3 progetti interni nel Nord Europa (progetto Porthos CCS a Rotterdam, Antwerp@C e la nostra partnership con TotalEnergies per sviluppare la produzione di idrogeno a basse emissioni di carbonio nel bacino industriale della Normandia), e allo stesso tempo sosteniamo i nostri clienti nel loro percorso verso una riduzione delle emissioni di carbonio. Air Liquide punta alla neutralità delle emissioni di carbonio entro il 2050, con importanti tappe intermedie nel 2025 e nel 2035:

• iniziare a ridurre le emissioni assolute di CO2 intorno al 2025.

• ridurre le nostre emissioni di CO2 di scope 1 e 2 di un terzo entro il 2035 rispetto al 2020.

Il processo CCUS

Le fasi principali del CCUS prevedono la cattura delle emissioni di CO2, che possono essere catturate da un'ampia gamma di processi industriali come la metallurgia, la produzione di cemento, la produzione di ammoniaca e idrogeno, la fermentazione, la combustione e la raffinazione degli idrocarburi e altri. Il recupero della CO2 e la sua successiva purificazione e liquefazione dipendono da fattori quali i costi dell'elettricità e del vapore, le caratteristiche del flusso di CO2 in ingresso e le condizioni di uscita della CO2 previste.

Una volta catturata e purificata, la CO2 può essere sequestrata in formazioni geologiche come giacimenti di petrolio esauriti, filoni di carbone o falde acquifere di acque profonde, oppure può mineralizzarsi in formazioni rocciose sotterranee basaltiche. Può essere utilizzato anche in forma gassosa o liquida: può essere riciclato per un'ampia gamma di usi, tra cui la produzione di sistemi di refrigerazione, sistemi di saldatura, processi di trattamento delle acque, estintori e bevande gassate. Può anche essere utilizzato per produrre carburanti sintetici, compresi quelli sostenibili per l'aviazione.

Le tecnologie Cryocap™ di Air Liquide

La nostra gamma di tecnologie Cryocap™ si basa sulla nostra lunga esperienza nella gestione della CO2, dalla cattura, alla purificazione, alla liquefazione, allo stoccaggio e al trasporto. Abbiamo anche esperienza nella valorizzazione della CO2 recuperata e nella sua fornitura a una serie di mercati, tra cui l'industria agroalimentare, il trattamento delle acque, i prodotti chimici e altri, in forma liquida, solida o gassosa.

Le tecnologie Cryocap™ si basano sulla nostra esperienza leader nel settore della criogenia, in cui i gas vengono separati a basse temperature sub-ambientali. La tecnologia può essere adattata ad applicazioni specifiche in combinazione con altre tecnologie Air Liquide, tra cui l'assorbimento tramite solventi, l'uso di membrane e l'adsorbimento a pressione (PSA). Cryocap™FG, ad esempio, cattura la CO2 dai gas di combustione utilizzando una tecnologia unica, priva di solventi, basata sulla combinazione di adsorbimento e criogenia. È particolarmente adatto per i casi in cui i gas di scarico hanno un contenuto di CO2 superiore al 15%, in processi come la produzione di cemento, ed è anche adatto per il reforming del metano a vapore e il cracking catalitico fluido (FCC). Il processo assistito da PSA può generare CO2 gassosa o liquida dai gas di scarico in un'unica fase, con un tasso di cattura dell'85-95%. Cryocap XLL™ consente la liquefazione di CO2 su larga scala, da circa 700 a 7.000 tonnellate al giorno. I progetti flessibili e compatti consentono di personalizzare gli impianti in base alle dimensioni appropriate, con OPEX molto bassi e tassi di recupero della CO2 molto elevati.

Nel complesso, le tecnologie Cryocap™ riducono al minimo l'impronta di carbonio totale. Oltre all'efficienza intrinsecamente più elevata rispetto alle tecnologie basate su solventi, le emissioni sono ridotte al minimo grazie all'utilizzo dell'elettricità anziché della generazione di calore termico (che in genere comporta un aumento delle emissioni di anidride carbonica dovute alla produzione di vapore). Quando l'elettricità generata proviene da fonti rinnovabili, le emissioni evitate sono ancora maggiori. Cryocap™ massimizza le emissioni di CO2 evitate riducendo le emissioni indirette di CO2 e offre elevati tassi di recupero di CO2, fino al 95%.

Gli elementi tecnologici sono altamente efficienti e prevedono l'integrazione dei processi di cattura e liquefazione, tradizionalmente separati. Offrono soluzioni compatte e configurazioni flessibili, fornendo un'infrastruttura più semplice rispetto alle soluzioni basate sul vapore, dove la CO2 liquida è necessaria per il trasporto su rotaia o nave. In alcune applicazioni, l'aggiunta della tecnologia Cryocap™ può migliorare l'efficienza del processo originale e consentire una maggiore produzione.

La tecnologia è anche sicura, in quanto non vengono utilizzate sostanze tossiche o infiammabili. Inoltre, la grande esperienza di Air Liquide nella gestione sicura dei gas include la gestione dell'anidride carbonica. Tutti i prodotti Cryocap™ erogano CO2 gassosa o liquida ad alta pressione con un costo aggiuntivo marginale e sono in grado di soddisfare le specifiche più severe in materia di CO2. Il processo è in grado di ridurre anche altri inquinanti di processo, come le emissioni di NOx.

Scalare

In Air Liquide siamo passati dalla gestione di impianti CCUS pilota e dimostrativi a iniziative di maggiore scala e ambizione. Sulla base dell'esperienza del nostro impianto di Port Jérôme in Normandia, dove la CO2 catturata viene utilizzata per rifornire i mercati agroalimentari, siamo stati impegnati in una serie di progetti CCUS su scala industriale per oltre un decennio. Questa esperienza ci ha permesso non solo di catturare e gestire volumi molto più grandi di CO2, ma anche di sviluppare varianti tecnologiche in grado di trattare una serie di flussi di scarico, tra cui i gas di scarico con elevate concentrazioni di CO2 (dal 15 al 30%) e provenienti dai riformatori a vapore di metano (SMR).

Il progetto Zeeland Refinery Azur

Abbiamo recentemente firmato un contratto con la raffineria Zeeland nei Paesi Bassi, una joint venture tra TotalEnergies (55%) e Lukoil (45%). Il progetto prevede una soluzione di cattura e liquefazione dell'anidride carbonica, che consente di catturare oltre il 90% delle emissioni provenienti dalle unità di produzione di idrogeno SMR della raffineria. L'iniziativa consentirà di evitare circa 800.000 tonnellate di CO2 emesse all'anno dal sito di Vlissingen. L'entrata in funzione è prevista per la fine del 2025.

"Noi di Air Liquide siamo impegnati a fare la differenza nell'abbattimento delle emissioni di CO2 negli impianti di produzione e per i nostri clienti. Siamo lieti di sostenere il progetto della raffineria di Zeeland con le nostre innovative tecnologie di cattura del carbonio che contribuiranno alla decarbonizzazione del sito" -. David Maloney, Vicepresidente del Gruppo, Ingegneria e Costruzione e Implementazione del Capitale, Air Liquide.

"La riduzione graduale delle emissioni di CO2 grazie all'applicazione della cattura e dello stoccaggio del carbonio. Integrando questa tecnologia innovativa nello schema di raffineria esistente, la raffineria Zeeland rafforzerà la sua posizione nel futuro a basse emissioni di carbonio che ci attende" - . Natalie De Muynck, direttore generale della raffineria di Zeeland.

Air Liquide fornisce la licenza e il pacchetto di progettazione del processo come parte dell'accordo. Il progetto costituisce una parte importante del progetto di decarbonizzazione della raffineria Zeeland, per produrre idrogeno pulito. Dopo la cattura, l'anidride carbonica pura liquefatta sarà trasportata via nave alle piattaforme della Total nel Mare del Nord olandese.