È giunto il momento della gestione del carbonio

La cattura, l'utilizzo e lo stoccaggio del carbonio (CCUS) sono in circolazione da anni, ma la complessità, l'affidabilità, i costi e il caso d'uso aziendale complessivo hanno mantenuto relativamente bassa la sua adozione globale. Con poche pressioni esterne che guidano un'adozione più ampia e l'ostacolo monetario per cui ogni struttura deve investire nella propria soluzione CCUS, questo strumento semplicemente non ha raggiunto la soglia costi-benefici. 

La tendenza sta cambiando, poiché gli impegni aziendali per raggiungere obiettivi aggressivi di zero emissioni nette e qualificarsi per gli incentivi governativi hanno stimolato la creatività su come creare una struttura di costi praticabile per una gestione del carbonio efficace. È diventato sempre più chiaro che soddisfare gli obiettivi di net zero significa che sono necessarie più strutture CCUS. Secondo il Global Status of CCS Report 2021, al momento solo 135 impianti CCUS commerciali su larga scala operano in tutto il mondo, ma entro il 2050 ne saranno necessari più di 2.000 per il raggiungimento degli obiettivi globali di mitigazione del clima.

Avere una capacità pervasiva e praticabile di rimuovere il CO2 significherebbe che le fonti di energia emergenti come l'idrogeno potrebbero accelerare. In ultima analisi, l'idrogeno rinnovabile prodotto da fonti diverse dal carbonio o "verdi" come il solare e l'eolico è estremamente attraente, ma per creare economie di scala sarà necessario che il lato della domanda delle applicazioni a idrogeno cresca rapidamente. CCUS rende tutto ciò possibile attraverso l'"idrogeno decarbonizzato", un punto di partenza verso il nostro futuro dell'idrogeno. Anche se non abbiamo ancora realizzato questa promessa su larga scala, il CCUS può facilitare la produzione di idrogeno pulito da combustibili fossili, le fonti di produzione odierna di gran parte dell'idrogeno. Con un approccio deliberato per allinearsi ai fattori economici, CCUS potrebbe servire come percorso a minor costo per portare l'idrogeno a basso contenuto di carbonio in nuovi mercati su larga scala. 

 

La soluzione sarà la cattura del carbonio come servizio?

Per rendere i progetti CCUS economicamente fattibili, molti puntano a nuovi hub regionali di cattura del carbonio che possano trasformare il CO₂ in un modello aziendale di "cattura del carbonio come servizio". Invece di diverse aziende che sviluppano strutture CCUS separate, che possono essere estremamente costose, questi hub condividerebbero l'infrastruttura e una rete di tubazioni per catturare, aggregare, trasportare e immagazzinare il carbonio da una varietà di raffinerie locali e strutture petrolchimiche, fertilizzanti, acciaio e altri impianti situati nelle immediate vicinanze l'uno rispetto all'altro. Questo approccio crea una risorsa condivisa, promuovendo opportunità commerciali più forti e creando economie di scala notevolmente migliorate, poiché le aziende ripartiranno il costo dello stoccaggio e taglieranno i costi complessivi trasportando il CO₂ compresso in una rete di tubazioni più ampia e condivisa.

Importante quanto l'ottimizzazione del processo stesso di cattura è la misura fiscale e i sistemi di misura fiscale in grado di misurare con precisione la massa di CO2 che si sposta da un punto all'altro e da un'azienda all'altra. Questi consentono ai produttori di quantificare le emissioni provenienti dalle proprie fonti, necessario per la determinazione del prezzo del carbonio e per garantire la conformità normativa. Consente inoltre alle strutture di stoccaggio di sapere quanto fatturare ai propri fornitori. 

Che le aziende quantifichino la CO2 per i crediti d'imposta o monetizzino CCUS in altri modi, poter contare su soluzioni di misura fiscale come misuratori di portata ad alta precisione in grado di tollerare pressioni estreme, basse temperature e grandi sbalzi di densità, e analizzatori in linea in grado di rilevare impurità chimiche in forma gassosa o liquida è essenziale per mantenere la redditività.

L'automazione accelera l'adozione

La costruzione di nuovi hub per rendere la cattura del carbonio economicamente attraente richiederà tecnologie di automazione avanzate, soluzioni digital twin, software e nuovi strumenti di progettazione per garantire che le strutture funzionino in modo sicuro, affidabile e al costo minimo.

Le tecnologie di cattura del carbonio di base sono tecnologie tradizionali di separazione dei processi, una base dell'esperienza di Emerson. Questa esperienza, insieme a software e soluzioni, ha supportato alcuni dei più grandi progetti CCUS al mondo, dalla valutazione e modellazione del sito al funzionamento e al monitoraggio. 

L'ottimizzazione del processo di cattura del carbonio è il primo passo; i sistemi informativi per la gestione energetica (EMIS) di Emerson contribuiscono ad aumentare la visibilità dei processi e forniscono dati per migliorare il processo decisionale. EMIS fornisce informazioni aggiornate e significative sulle prestazioni energetiche del sito per identificare meglio inefficienze e irregolarità. Questo aiuta gli operatori a intraprendere azioni correttive in tempo reale per risparmiare tempo ed energia. Rilevando prestazioni insoddisfacenti, l'EMIS può ridurre l'uso di energia del sito fino al 15%. Il controllo preciso delle apparecchiature rotanti può anche ridurre il consumo di energia e garantire lo stato dei macchinari, prevenendo tempi di fermo macchina.

Per trasportarlo in una struttura CCUS è necessaria la liquefazione del CO₂ e, grazie all'esperienza di Emerson nei controlli di processo e nelle misure affidabili, il CO2 può essere continuamente monitorato per visibilità. I compressori svolgono un ruolo fondamentale nel processo; le tecnologie di rilevamento pervasivo e l'analisi dei dati di Emerson forniscono un monitoraggio continuo dello stato e delle prestazioni del compressore per ridurre i tempi di inattività, i danni alle apparecchiature e costi di manutenzione eccessivi. Le soluzioni di valvole digitali ottimizzate garantiscono un flusso stabile al compressore, prevenendo danni e aumentando la durata del compressore. 

I progetti di stoccaggio sotterraneo del carbonio dipendono da un'analisi affidabile e accurata delle formazioni geologiche sotterranee. Il software E&P (esplorazione e produzione), del business software AspenTech di Emerson, combinato con le soluzioni digital twin fornisce una modellazione di simulazione dinamica degli ambienti fisici, che consente una mappatura e una misurazione accurate dei complessi di stoccaggio sotterranei. Una valutazione affidabile dell'integrità del contenimento dello stoccaggio a lungo termine è inoltre fondamentale per le decisioni aziendali relative alla scelta e allo sviluppo dei siti. I misuratori di fondo del pozzo forniscono dati continui e in tempo reale dal serbatoio di stoccaggio, garantiscono l'integrità del pozzo trivellato e l'affidabilità dei processi mentre il software analizza e interpreta i cambiamenti di sottosuperficie osservati su dati sismici per tutta la durata del progetto.  

Infine, mantenere i nuovi progetti CCUS nei tempi e nel budget previsti è fondamentale per ridurre i rischi. L'approccio Project Certainty di Emerson riunisce moderne strategie di gestione del progetto, pratiche di ingegneria innovative e tecnologie digitali per eliminare i costi, ridurre la complessità e adattarsi al cambiamento. 

 

Creazione del potenziale per una maggiore decarbonizzazione

L'adozione di CCUS più forte ha un impatto ambientale, ma il loro potenziale per un impatto futuro è ancora maggiore. Mentre le industrie continuano a progredire rispetto a CCUS, il modello di hub regionali per la cattura del carbonio può essere ampliato in modo da essere anche uno stabilimento regionale di produzione di idrogeno. Gli abbonati al servizio CCUS possono anche acquistare idrogeno per i loro processi di produzione, e qualsiasi CO₂ derivante dalla produzione di idrogeno decarbonizzato può essere immediatamente sequestrato all'interno dell'hub.

Questo modello a due vie ha il potenziale di creare un sistema a circuito chiuso – o economia circolare – per il carbonio e l'idrogeno. Dall'utilizzo dei rifiuti dello stabilimento e dalla condivisione di flussi di energia e materiali alla cattura di carbonio e alla produzione di idrogeno dalla fonte più economica, diventa un'economia circolare che riutilizza idrogeno e carbonio, riducendo i costi e generando reddito. Raggiungere lo zero netto sarà praticamente impossibile senza CCUS; nella lotta al cambiamento climatico, i centri di cattura del carbonio hanno il potenziale di essere un punto di svolta.