Il Politecnico di Milano sta studiando i processi di riciclo e riutilizzo della CO2: “una valida alternativa, perché anziché nascondere sotto il tappeto la CO2, essa viene riutilizzata per dar vita a nuovi prodotti”. Carlo Giorgio Visconti, ricercatore di ruolo presso il Politecnico di Milano, racconta il nuovo progetto nato dalla collaborazione con Maire Tecnimont, per studiare modi di recuperare l’anidride carbonica utilizzandola come materia prima per l’industria petrolchimica. Nel processo, un ruolo di rilievo anche per le fonti energetiche rinnovabili.
1) Qual è l’obiettivo del vostro progetto?
Sviluppare una tecnologia in grado di convertire, per reazione con idrogeno, la CO2 in olefine leggere quali etilene, propilene e buteni, molecole sono di grande interesse nell’industria chimica come mattoni fondamentali per la sintesi di un’ampia gamma di prodotti come polimeri, plastiche, gomme sintetiche, solventi, additivi per combustibili da autotrazione, medicine, cosmetici, detergenti, ecc.. La CO2 verrebbe così riciclata per dar vita a nuovi prodotti oggi ottenuti dal petrolio o derivati, riducendo quindi al contempo i consumi e le emissioni inquinanti associate alle fasi di estrazione, trasporto e raffinazione dello stesso. Da qui un sostanziale decremento delle emissioni di CO2 e un notevole beneficio ambientale ed economico.
Nato dalla collaborazione tra Politecnico di Milano e Maire Tecnimont,il progetto mira a sviluppare un processo per eliminare la CO2 prodotta evitando così di immetterla in atmosfera. Con lo stesso obiettivo, esistono anche processi CO2 Capture and Storage (CCS), ossia di cattura della CO2 e suo stoccaggio in ambiente sotterraneo o sottomarino.
2) Si parla di “idrogeno rinnovabile” proveniente dall’elettrolisi dell’acqua in alternativa al sistema convenzionale di “steam reforming” degli idrocarburi: perchè questa scelta e cosa ne consegue?
La conversione di anidride carbonica in olefine richiede che la molecola di CO2 reagisca con idrogeno. In un’ottica di contenimento delle emissioni di CO2, l’idrogeno necessario non può essere prodotto secondo le convenzionali tecnologie con processi che porterebbero alla produzione di grandi quantità di CO2. La produzione di idrogeno da materie prime carbon-free, risolve questo problema. L’acqua è la materia prima per eccellenza, da questo punto di vista. L’elettrolisi della molecola H 2O per la produzione di idrogeno, però, è un processo che richiede non poca energia: per questo contiamo di far ricorso alle energie rinnovabili, in grado di produrre idrogeno senza produrre CO2.
3) Come entrano in gioco le fonti rinnovabili? Come potrebbe cambiare quindi il sistema di produzione di prodotti chimici?
Uno dei problemi maggiori dell’energia elettrica rinnovabile è che, a differenza dell’energia fossile, possiamo difficilmente regolarne la disponibilità sul mercato e anche la richiesta di energia da parte degli utenti non può essere controllata. La necessità di evitare che gli utenti possano rimanere senza energia fa si che in rete ci sia sempre più energia di quella effettivamente consumata. Tale eccesso di energia non solo non viene impiegato, ma a seguito dell’impossibilità di accumulare l’energia elettrica in grandi quantità, viene sistematicamente perso, dissipato. Proprio questa energia potrebbe essere impiegata per fare idrogeno da impiegare per la conversione di CO2. Le olefine prodotte, dunque, non sono più solamente un prodotto chimico di interesse industriale per la loro reattività chimica, ma diventano anche uno strumento con il quale fare uno storage chimico dell’energia in eccesso. In tutte quelle circostanze in cui ho energia in eccesso impiego la stessa per produrre idrogeno dall’acqua, e con questo idrogeno converto la CO 2 in olefine leggere.
4) Quali sono i tempi del progetto? Quante le persone coinvolte?
Le attività dureranno 3 anni e verranno condotte presso il Laboratorio di Catalisi e Processi Catalitici del Dipartimento di Energia del Politecnico di Milano. Il team di docenti coinvolti nelle attività comprende il prof. Pio Forzatti, il prof. Luca Lietti e l’ing. Carlo Giorgio Visconti. Verranno inoltre coinvolti nel progetto almeno un dottorando ed un post-doc oltre a studenti dei corsi di laurea e laurea magistrale in Ingegneria Chimica ed Energetica del Politecnico di Milano, impegnati in attività di tesi o tirocinio.
5) In generale che conseguenze ha l’accumulo di CO2 in troposfera?
Il numero dati scientifici che mostrano una relazione diretta tra l’aumento della concentrazione di CO2 nella troposfera e i mutamenti climatici è in continua crescita. Ma questo, a mio parere, non deve essere l’unico stimolo per contenere le emissioni di anidride carbonica. Riciclare significa, oltre che inquinare meno, ridurre i consumi di materie prime. Riciclare la CO2, in particolare, significa ridurre le nostre necessità di carbonio, ovvero di fonti fossili. E come tutti sappiamo, il depauperamento delle fonti di petrolio, carbone e gas naturale è un tema altrettanto rilevante rispetto al contenimento delle emissioni di CO2, che può modificare altrettanto drasticamente il destino delle generazioni future.
6) Che effetti hanno i processi di “cattura” della CO2 e stoccaggio, principalmente geologico ed in profondità nel mare della CO? Perchè l’opinione pubblica si oppone a tali pratiche?
Il sequestro della CO2 in giacimenti profondi è una tecnologia alla quale sono stati dedicati importanti finanziamenti negli ultimi anni. I colleghi esperti in materia garantiscono che stoccare la CO2 è possibile e, scelti opportunamente i siti e le modalità operative, è sostenibile e sicuro, anche se ovviamente il “rischio zero” non esiste. L’opinione pubblica, spesso, non è adeguatamente informata, né sui vantaggi, né sui rischi derivanti dalle nuove soluzioni tecnologiche, e questo generalmente fa si che si impongano paure spesso prive di fondamento derivanti da voci poco autorevoli o scientificamente impreparate. Certo è che uno dei problemi associati ai processi di cattura e sequestro della CO2 sono i costi, attualmente non sostenibili se non a fronte di importanti incentivi. I processi di riciclo e riutilizzo della CO2 si pongono come valida alternativa: anziché nascondere “sotto il tappeto” la CO2, essa viene riutilizzata per dar vita a nuovi prodotti.
7) Cosa significa CO2 nella pratica ripensando la CO2 come materia prima di base ? In quali processi di trasformazione si inserirebbe? Con che vantaggi ambientali?
Io credo che nelle prossime decadi la CO2 possa diventare un importante building-block per l’industria chimica. La disponibilità sempre maggiore di energia rinnovabile, infatti, apre tutta una serie di prospettive che apparivano poco razionali pensando di soddisfare alle necessità energetiche dei processi di conversione a partire da fonti fossili. Si tenga presente che una volta “attivata”, ovvero resa reagente, dalla molecola di CO2 è teoricamente possibile ricostruire tutta la chimica organica. C’è dunque spazio per ridurre drasticamente le emissioni di CO2, andando ben oltre i limiti che l’Italia, insieme a molti altri paesi, si è impegnata a rispettare aderendo al protocollo di Kyoto.