L’economia circolare in ambito CCUS: soluzioni di cattura e valorizzazione della CO₂

Il settore CCUS cresce costantemente, spinto anche da politiche internazionali e da incentivi che sostengono investimenti in tecnologie di cattura, stoccaggio e utilizzo della CO₂ per superare sfide come costi elevati. Partnership pubblico-privato, innovazioni e hub di cattura sono cruciali per scalare i progetti e raggiungere i target Net-Zero entro 2050.

CCUS: gli impatti delle emissioni di CO2 e i trend in chiave circolare

L’anidride carbonica (CO₂) è un gas serra generato principalmente dalla combustione di risorse naturali di origine fossile (petrolio, gas naturale e carbone) che, insieme ad altri gas climalteranti, contribuisce a trattenere calore nell’atmosfera terrestre. Sebbene la combustione dei combustibili fossili sia una pratica nota da secoli, solo negli ultimi duecento anni un’industrializzazione basata sull’impiego intensivo di combustibili fossili ha portato le attività umane a rilasciare nell’atmosfera quantità crescenti di gas serra, alimentando il fenomeno ormai conclamato del surriscaldamento globale.

Per le Nazioni Unite i cinque effetti principali del cambiamento climatico sono:

• Temperature più elevate: giornate afose, ondate di calore, insorgenza di patologie legate al caldo e propagazione più rapida degli incendi;
• Tempeste più intense: estensione di tempeste tropicali, cicloni, uragani e tifoni in grado di devastare intere comunità;
• Maggiore siccità: stress idrico, tempeste di sabbia e desertificazione;
• Riscaldamento e innalzamento degli oceani: progressivo scioglimento delle calotte polari, acidificazione degli oceani con gravi rischi per la vita marina, minaccia di aumento del livello del mare per le comunità costiere e insulari;
• Perdita di specie: un milione di specie a rischio estinzione, proliferazione di parassiti infestanti e diffusione di malattie.

Il mercato dei CCUS: evoluzione e importanza delle partnership pubblico-privato

Il mercato del CCUS (Carbon Capture, Utilisation and Storage) sta registrando una crescita costante legata alla diversificazione e all’eterogeneità degli utilizzi della CO₂ catturata. Se in passato quest’ultima era destinata a pochi settori, come la produzione di carburanti sintetici, oggi trova applicazione in molteplici ambiti: dall’edilizia alla produzione di polimeri, dall’industria chimica fino all’utilizzo come ingrediente di base per alimenti innovativi ad elevato contenuto proteico.

Un trend particolarmente interessante è rappresentato dalla nascita e dal consolidamento di partnership strategiche tra aziende private, istituzioni governative e centri di ricerca, che mirano ad accelerare lo sviluppo e la diffusione di tecnologie innovative.

Hub CCU

Tali collaborazioni trovano spesso origine in una logica sinergica e multistakeholder, superando i confini nazionali per dare vita a vere e proprie reti di cooperazione internazionale. Grazie a queste sinergie stanno emergendo i cosiddetti Hub CCU, ossia infrastrutture industriali integrate che coprono l’intera value chain: dagli impianti di cattura della CO₂ ai sistemi di trattamento, fino a quelli di conversione.

Il ruolo delle tecnologie di stoccaggio

La “S” nella sigla CCUS, che si riferisce allo storage, comprende tutte le tecnologie volte a immagazzinare in modo sicuro la CO₂ catturata, confinandola nel sottosuolo e impedendone così il rilascio in atmosfera. A livello internazionale si registra un crescente interesse per realizzare progetti di stoccaggio su larga scala, sostenuti da politiche e incentivi che promuovono la diffusione di queste soluzioni.

Valorizzazione e stoccaggio dell’anidride carbonica rappresentano due approcci distinti di applicazione dei principi di Economia Circolare al settore di riferimento: nel primo caso l’obiettivo è trasformare lo scarto in risorsa, mentre nel secondo lo scarto viene isolato per ridurre la concentrazione di gas serra nell’atmosfera.

CCUS: analisi del quadro normativo e incentivi per favorirne lo sviluppo

Uno degli aspetti più dibattuti riguarda la necessità di adottare un quadro normativo chiaro e definito, in grado di permettere a tutti gli attori coinvolti - in particolare agli investitori privati – di conoscere “le regole del gioco” e pianificare così piani di investimenti coerenti, riducendo contestualmente l’incertezza sui ritorni attesi. Dall’Unione Europea agli Stati Uniti, fino alle grandi economie asiatiche, tutti i Governi stanno definendo regolamenti specifici nell’ambito di un ampio programma complessivo legato al processo di Decarbonizzazione.

Gli obiettivi fondamentali comuni delle diverse normative internazionali, in sintesi, sono:

• Definizione di target specifici di cattura e utilizzo della CO₂;
• Quantificazione degli investimenti in ricerca e infrastrutture necessari per raggiungere tali obiettivi;
• Ruolo dei soggetti pubblici e di quelli privati;
• Determinazione di incentivi economici e fiscali per favorire lo sviluppo necessario per il settore.

Direttiva EU CO₂ Storage (2009)

In questo scenario, la prima misura comunitaria dedicata è stata la direttiva EU CO₂ Storage del 2009, che ha definito le condizioni per la cattura, il trasporto e lo stoccaggio sicuro della CO₂ in formazioni geologiche, nonché le linee guida per il monitoraggio e il controllo dei siti di stoccaggio, a garanzia della loro sicurezza nel lungo termine.

Pacchetto Fit for 55

Anche nel pacchetto Fit for 55, emanato nell’ambito del Green Deal presentato nel 2019, il CCUS viene identificato come una serie di tecnologie chiave per ridurre le emissioni industriali e supportare le industrie hard-to-abate, come quelle dell’acciaio e del cemento.

EU ETS e Net-Zero Industry Act

Parallelamente è stato istituito il regolamento European Emissions Trading System (EU ETS), un mercato europeo del carbonio basato sul principio del cap and trade. Questo meccanismo stabilisce un tetto massimo di emissioni consentite per specifici settori produttivi, consentendo ai soggetti onerati di commerciare le quote assegnate. Nell’EU ETS le emissioni di CO₂ catturate e stoccate non rientrano nel calcolo delle emissioni complessive di un impianto, riducendo così l’onere economico derivante dall’acquisto di crediti di carbonio per le industrie coinvolte.

Infine, la Commissione Europea ha lanciato il Net-Zero Industry Act, che si prefigge l’obiettivo di raggiungere una capacità di stoccaggio di 50 milioni di tonnellate di CO₂ entro il 2030 mediante la mobilitazione investimenti compresi tra 9 e 12 miliardi di euro.

Il quadro normativo italiano

A livello nazionale, recependo la direttiva europea 2009/31/CE è stato pubblicato il Dlgs 47/2020, che ha aperto la strada all’avvio di programmi sperimentali di stoccaggio nei siti off-shore. Il quadro normativo è stato successivamente completato con il Dl 181/2023, che ha abilitato le autorizzazioni di stoccaggio e l’istituzione presso il MASE (Ministero dell'Ambiente e della Sicurezza Energetica) di un tavolo di lavoro per definire un modello di business per le attività di trasporto e stoccaggio di CO₂.

Progetti operativi e sfide

Nonostante un impianto normativo ormai ampiamente definito, il numero di progetti operativi per la gestione del carbonio industriale su larga scala in Europa resta tutt’ora limitato. Una delle cause principali risiede nei costi particolarmente elevati per identificare, sviluppare e valutare i siti di stoccaggio, e per industrializzare tecnologie di utilizzo che siano realmente sostenibili.

I finanziamenti annunciati a livello europeo e nazionale per la cattura e lo stoccaggio del carbonio non risultano sufficienti per sostenere progetti che, con le attuali tecnologie, non riescono a coprire i loro costi di capitale e operativi affidandosi esclusivamente al prezzo del carbonio sul mercato ETS.

Gli strumenti dell’Unione Europea per lo sviluppo del settore

Per sostenere lo sviluppo del settore, l’Unione Europea ha messo a disposizione due strumenti: i fondi Horizon e gli “Innovation Fund: Investments in Innovative Clean Technology Projects”, per un ammontare complessivo superiore a 1,1 miliardi di euro. Al di fuori dell’UE, altri Paesi hanno adottato approcci diversificati che spaziano dagli incentivi fiscali sotto forma di credito d’imposta (come negli Stati Uniti, attraverso l’Inflation Reduction Act) ai fondi strutturali per nuovi progetti (Regno Unito), passando per partenariati pubblico-privato (Norvegia) o il coinvolgimento diretto dello Stato (Cina).

Neutralità climatica nel 2050 e traguardi intermedi come sfide da superare

Permangono ancora diversi punti aperti su come implementare concretamente progettualità, indirizzi e obiettivi caldeggiati e immaginati da governi e istituzioni internazionali, considerando che gli ambiziosi target di neutralità climatica al 2050 richiederanno necessariamente un percorso di decarbonizzazione progressivo, con traguardi intermedi già particolarmente sfidanti da raggiungere nei prossimi anni.

Soluzioni tecnologiche e hub per la cattura e la valorizzazione del carbonio

Le tecnologie di Carbon Capture, Utilization & Storage (CCUS) sono cruciali per la decarbonizzazione globale, con applicazioni strategiche nei settori a più alta intensità di emissioni come trasporti e industria.

E-fuels nel comparto dei trasporti

Nel trasporto, ad esempio, gli e-fuels sono fondamentali per il comparto marittimo e per quello aereo, poiché difficili da elettrificare. Secondo le stime, la produzione europea di carburanti sintetici potrebbe passare dalle attuali 250.000 tonnellate annue nel 2030 a 40 milioni nel 2050, ma l’elevato costo di produzione ne limita ancora la competitività sul mercato. Il settore aereo punta a coprire fino al 70% del proprio fabbisogno con carburanti sostenibili entro la metà del secolo. Un esempio innovativo è Synhelion, realtà svizzera che utilizza energia solare per produrre combustibili sintetici partendo da CO₂ e acqua.

La CO₂ nell’industria chimica

Per quanto concerne l’industria, poi, la CO₂ trova impiego soprattutto nella chimica, in particolare per la produzione di polimeri e additivi, ma richiede standard di purezza elevati e processi tecnologici avanzati. Un caso interessante è la società islandese CRI, che in Cina ha realizzato un impianto per la conversione della CO₂ in metanolo, consentendo una riduzione delle emissioni fino al 94%.

Nel comparto costruzioni, la carbonatazione del calcestruzzo rappresenta una tecnologia matura per lo stoccaggio della CO₂, ma in Italia lo sviluppo è ostacolato da normative e costi. L'azienda Carbon8 impiega scarti industriali per produrre materiali edili sostenibili.

Altre applicazioni innovative includono la produzione di biogas, di proteine per l’acquacoltura (come nel caso della statunitense NovoNutrients), di urea e di polioli destinati ad adesivi e schiume. Soluzioni emergenti, come quelle sviluppate dalla norvegese Bergen Carbon Solutions, puntano invece a trasformare la CO₂ in materiali avanzati per batterie di nuova generazione.

Il successo delle tecnologie CCUS dipende dalla capacità di creare un ecosistema collaborativo tra pubblico e privato, dall’attivazione di incentivi economici mirati e dalla sperimentazione di progetti pilota nei settori chimico e delle costruzioni, con il trasporto che resta un banco di prova prioritario.

Il modello Hub & Cluster

Gli hub per la cattura e la valorizzazione della CO₂ rappresentano un approccio innovativo e condiviso per ridurre le emissioni industriali. Il modello Hub & Cluster, basato sulla condivisione delle infrastrutture per la cattura, il trasporto e lo stoccaggio della CO₂, permette infatti di ottimizzare i costi, ridurre i rischi e rendere queste tecnologie più accessibili e scalabili.

Il processo si articola in tre fasi:

• Cattura della CO₂ direttamente nei siti industriali (cementifici, acciaierie, raffinerie, ecc.);
• Trasporto condiviso tramite gasdotti, navi o camion verso un hub centrale;
• Stoccaggio o utilizzo della CO₂ in giacimenti esauriti o per la produzione di carburanti, materiali e prodotti chimici.

I vantaggi di questo modello includono la riduzione dei costi di investimento, la semplificazione normativa, la scalabilità, l’accelerazione dei progetti e la decarbonizzazione di settori difficili da elettrificare.

Northern Lights CCS Hub

Un esempio virtuoso è il Northern Lights CCS Hub in Norvegia, operativo dal 2024. Realizzato da TotalEnergies, Equinor e Shell, consente a industrie di diversi Paesi di catturare CO₂, trasportarla via nave e gasdotto e stoccarla in formazioni geologiche saline a 2.600 metri di profondità. Il progetto, parte dell’iniziativa Longship riconosciuta dall’UE come Progetto di Comune Interesse, prevede una capacità iniziale di 1,5 milioni di tonnellate all’anno, espandibile fino a 5 milioni.

Conclusione

In conclusione, il modello Hub & Cluster si conferma una soluzione efficace per favorire la decarbonizzazione industriale, con un potenziale significativo per contribuire al raggiungimento degli obiettivi climatici europei. Il suo successo dipenderà però dal sostegno politico, da investimenti adeguati e dalla cooperazione tra imprese.