Ridurre le emissioni del settore siderurgico riciclando la CO2
L’industria siderurgica è tuttora uno dei settori che produce la maggior quantità di emissioni di anidride carbonica (CO2), generandone fino al 9% del loro totale a livello mondiale. In vista dell’obiettivo europeo di tenere fede agli impegni assunti in termini di riduzione dei gas serra, occuparsi di tale situazione risulta fondamentale. «Oltre il 70% della produzione di ferro e acciaio ricorre all’impiego di altiforni», spiega Manuel Bailera, coordinatore del progetto DISIPO e ricercatore presso l’Università di Saragozza, in Spagna. «Il processo prevede la riduzione dei minerali di ferro con il coke in un altoforno a temperature superiori ai 1 000 °C, risultando nella generazione di enormi quantità di CO2.» Molti di questi impianti sono relativamente nuovi e potrebbero essere ancora operativi tra 30 o 40 anni. La transizione verso metodi di produzione più ecologici è essenziale, tanto quanto la ricerca di modalità per rendere gli altoforni meno inquinanti.
Chiudere il ciclo del carbonio e ridurre il consumo di carbone
Era questo l’obiettivo principale del progetto DISIPO, sostenuto dal programma di azioni Marie Skłodowska-Curie. «Mi ero prefisso di verificare se fosse possibile decarbonizzare gli altiforni riciclando le loro emissioni di CO2 per trasformarle in elettrocarburanti», spiega Bailera. «Tali combustibili potrebbero essere quindi utilizzati dall’industria, chiudendo in tal modo il ciclo del carbonio e riducendo di conseguenza il consumo di carbone.» Gli elettrocarburanti sono prodotti mediante l’impiego della CO2 catturata e dell’idrogeno ottenuto da fonti elettriche sostenibili, come l’energia eolica, solare e nucleare. Per verificare la fattibilità della soluzione, Bailera ha sviluppato nuovi modelli di simulazione intesi a valutare i possibili modi con cui introdurre il processo di riciclo della CO2 negli impianti di altoforno. Durante lo svolgimento del progetto Bailera ha trascorso un periodo presso l’Università di Waseda in Giappone, dove ha lavorato alla convalida di un nuovo modello operativo. La collaborazione con varie acciaierie situate in Giappone e Austria ha permesso al ricercatore di adattare le strategie operative e le analisi economiche a scenari e dati industriali reali. «In Austria, ho anche valutato la possibilità di installare pannelli fotovoltaici sul tetto di un’acciaieria con la finalità di fornire elettricità rinnovabile», osserva. «Tornato in Spagna, ho potuto confrontare questi nuovi concetti di riciclo della CO2 con i processi tradizionali di produzione del ferro, un raffronto che mi ha permesso di quantificare il potenziale di riduzione delle emissioni di CO2.»
Sviluppare le conoscenze in merito all’integrazione della tecnologia power-to-gas
Questa ricerca ha contribuito a far progredire le conoscenze sull’integrazione della tecnologia power-to-gas nella produzione di ferro e acciaio, ossia un metodo che consente di impiegare energia elettrica per produrre un combustibile gassoso, nonché di sviluppare il potenziale di riciclo della CO2. Si tratta di temi che necessitano tuttora di ulteriori approfondimenti. Nel laboratorio Nakagaki dell’Università di Waseda, i modelli di Bailera sono attualmente in fase di utilizzo al fine di effettuare nuove ricerche interne e stringere collaborazioni inedite con l’industria. Per testare il concetto, alcuni partner giapponesi stanno progettando di costruire un impianto pilota di altoforno. «I modelli di simulazione sviluppati nell’ambito del progetto sono stati utilizzati anche dall’Università di Saragozza per lo svolgimento di alcuni progetti attualmente in corso incentrati sul ferro e sull’acciaio», aggiunge Bailera.
Una progressiva decarbonizzazione grazie al riciclo delle emissioni di CO2
Per dare seguito a questa ricerca, Bailera intende inoltre costruire un altoforno pilota in grado di riciclare la CO2. «È un obiettivo importante, perché tutti i diversi sottosistemi utilizzati nel concetto di riciclaggio dovranno essere dimostrati in condizioni industriali», spiega. «Ad esempio, nella CO2 che viene riciclata per produrre elettrocarburanti potrebbero essere presenti contaminanti, il che costituisce un aspetto attualmente oggetto di ricerca presso l’Università di Saragozza, nel quadro di un’attività di follow-up del progetto DISIPO.» In definitiva, Bailera si augura che questo lavoro contribuisca a ridurre le emissioni di CO2 nella produzione di ferro, consentendo un periodo di transizione in cui gli altiforni saranno progressivamente decarbonizzati attraverso il riciclo del carbonio.
Parole chiave
DISIPO, acciaio, ferro, CO2, emissioni, riciclaggio, decarbonizzazione, forno
