L’industria ad alta intensità energetica e la sfida della neutralità carbonica

Mentre gli Stati Uniti, l’Europa e il Giappone puntano alla neutralità carbonica entro il 2050, e la Cina entro il 2060, tutti i settori dell’economia si stanno impegnando per la decarbonizzazione. Per molti di essi, in particolare nel terziario, l’obiettivo potrà essere raggiunto grazie al ricorso crescente, se non addirittura esclusivo, alle energie rinnovabili insieme ai piani di risparmio energetico. Tuttavia, la posta in gioco è ben diversa per le industrie ad alta intensità energetica, come il settore metallurgico, chimico o del cemento, che emettono grandi quantità di gas a effetto serra. Si tratta di consentire a queste industrie di partecipare alla transizione globale verso la neutralità carbonica.

È difficile immaginare l’industria siderurgica senza altiforni o l’industria del cemento senza il clinker ottenuto dal riscaldamento di una miscela di varie materie prime. Le industrie ad alta intensità energetica sono tra i principali responsabili delle emissioni di gas a effetto serra e rappresentano circa il 25% delle emissioni di CO₂ a livello mondiale[1]. Si tratta di industrie ad alta intensità di energia e ad alta emissione di gas a effetto serra. Un esempio: la produzione dell’acciaio richiede temperature comprese tra 1.100 °C e 1.600 °C, ottenute grazie ai combustibili fossili. Le emissioni di CO₂ sono in gran parte effetti “collaterali” dei processi di trasformazione indispensabili alla produzione di materiali come il cemento o l’acciaio.

Queste industrie sono essenziali per la crescita globale, anche solo per stare al passo con l’aumento della popolazione, lo sviluppo economico e il crescente bisogno di infrastrutture, alloggi, trasporti e così via. La domanda mondiale di acciaio, ad esempio, potrebbe aumentare del 30% entro il 2050[2] e quella di alluminio del 50 %[3].

Non sorprende quindi che queste industrie siano al centro delle riflessioni sulle strategie di decarbonizzazione. A giugno, il Presidente Biden ha annunciato un investimento di 135 milioni di dollari in 40 progetti volti a consentire all’industria americana di accelerare il passaggio alla neutralità carbonica[4]. In Europa, la nuova strategia industriale per l’Europa presentata a marzo 2020 fa della decarbonizzazione dell’industria, in particolare dell’industria ad alta intensità energetica, una delle sfide chiave per raggiungere l’obiettivo della neutralità in termini di emissioni di carbonio entro il 2050[5].

Sviluppare alternative ai combustibili fossili

Si stanno esplorando diverse strade per ridurre il consumo energetico e le emissioni di gas serra. La prima è l’integrazione di altre fonti di energia, a più basse emissioni, nei processi produttivi. Come ha osservato l’Agenzia internazionale per l’energia, i processi che richiedono temperature relativamente basse (come l’agroalimentare) si prestano bene all’elettrificazione[6].

L’utilizzo della biomassa – rifiuti del settore del legno, dell’agricoltura o dell’allevamento – è un’altra strada da esplorare, attraverso la combustione industriale ma soprattutto attraverso la gassificazione o la liquefazione. Ciò consente, ad esempio, di utilizzare prodotti secondari dell’industria del legno per produrre biogas o biocarburanti che possono essere utilizzati come alternative ai combustibili fossili. L’utilizzo della biomassa si scontra tuttavia con numerose sfide, come la creazione di catene di approvvigionamento, di soluzioni in grado di produrre su scala industriale o ancora i costi di tali alternative[7]. La competitività industriale resta, infatti, un fattore chiave. Da qui la necessità di proporre alternative i cui prezzi, attraverso l’innovazione, si avvicinino il più possibile a quelli dei combustibili fossili.

La via dell’idrogeno

Lo sviluppo dell’idrogeno nell’industria deve affrontare le stesse sfide, cui si aggiunge la questione dell’origine dell’idrogeno stesso. I metodi tradizionali di produzione di questo gas comportano livelli elevati di emissioni di CO₂. Il suo potenziale come via di decarbonizzazione si basa sulla capacità di produzione di un idrogeno “pulito”, a partire da energie rinnovabili o dal nucleare.

Sulla carta l’idrogeno ha molto da offrire al settore industriale. In primo luogo, può essere utilizzato per stoccare e quindi stabilizzare la produzione di energie rinnovabili, il che, a sua volta, ne promuove l’uso da parte di molti settori. In secondo luogo per la sua capacità di decarbonizzare alcuni processi di produzione, tra cui quello dell’acciaio. L’idrogeno può infatti essere utilizzato come agente riducente nel processo di riduzione diretta del minerale del ferro, fase essenziale della produzione dell’acciaio. In questo processo, la reazione dell’idrogeno con l’ossigeno del minerale di ferro produce vapore acqueo invece che CO₂ come avviene invece con il carbon coke, il tradizionale agente riducente[8]. Analogamente, se utilizzato come materia prima nei processi chimici, l’idrogeno rappresenta un metodo promettente per decarbonizzare l’industria chimica.

Ripensare l’approccio al consumo energetico

L’altro approccio importante dell’industria verso la neutralità carbonica riguarda i consumi energetici. Ciò significa, ad esempio, investire nella ristrutturazione degli impianti industriali, nell’attuare piani di risparmio energetico basati sul monitoraggio dei consumi e nella ristrutturazione degli edifici.

Un’altra via che può portare a un approccio diverso al consumo di energia – e alla produzione industriale – è lo sviluppo dell’economia circolare. Dall’industria metallurgica, a quella della plastica, del tessile e chimica, tutti i settori industriali possono sviluppare processi che favoriscono il riutilizzo, la rigenerazione o il riciclo[9].

L’economia circolare passa anche attraverso la cattura e l’utilizzo del carbonio. La CO₂ catturata può essere utilizzata anche per produrre carburanti sintetici, mediante un processo chiamato elettrolisi della CO₂, o può essere utilizzata dall’industria agroalimentare (ad esempio nella produzione di bevande gassate) o dall’industria chimica e dell’acquacoltura. Anche in questo caso, lo sviluppo di tali soluzioni richiede la creazione di filiere ben organizzate e di investimenti massicci. Ad esempio, l’iniziativa sul clima per il petrolio e il gas (Oil and Gas Climate Initiative), che raggruppa 12 delle più grandi compagnie petrolifere e del gas al mondo, ha fatto della cattura e del riutilizzo della CO₂ un asse portante della sua politica di decarbonizzazione, sostenuta da un piano di investimenti di oltre un miliardo di dollari[10].

I cluster per raggiungere la neutralità carbonica

Al di là di queste possibilità, i progetti più promettenti in materia di neutralità carbonica si basano su cluster, che combinano diverse soluzioni e diversi attori (in particolare produttori, specialisti della decarbonizzazione e autorità pubbliche). L’iniziativa “Transitioning Industrial Clusters towards Net Zero”, lanciata in Europa, Stati Uniti e Asia, mira a creare 100 poli industriali mondiali, a ridurre le emissioni di CO2 di 1,6 miliardi di tonnellate, a mantenere e creare 18 milioni di posti di lavoro e a contribuire al PIL mondiale per 2.500 miliardi di dollari[11].

Il polo industriale di Humberside, in Inghilterra, che mira alla neutralità carbonica entro il 2040 è un buon esempio di quello che questi cluster possono fare. Il polo comprende industrie siderurgiche, chimiche, del cemento e raffinerie. All’interno di questo cluster, il programma “Zero Carbon Humber” prevede lo sviluppo di un’infrastruttura condivisa di cattura del carbonio con stoccaggio offshore. Inoltre, prevede impianti di produzione di idrogeno con un’infrastruttura di distribuzione condivisa. Nel più lungo termine, il progetto includerà la produzione di idrogeno verde utilizzando l’energia eolica offshore e gli elettrolizzatori. Infine, i partner del progetto puntano all’efficienza energetica e alla circolarità per ridurre le loro emissioni di CO₂.

Lo sviluppo di questi cluster illustra perfettamente come le industrie ad alta intensità energetica possano tracciare il loro percorso verso la neutralità carbonica: puntando sulla collaborazione, le partnership pubblico-privato, investendo in infrastrutture comuni e promuovendo l’innovazione per ottenere soluzioni su scala industriale. L’obiettivo è quello di costruire il futuro di un’industria sostenibile, dal punto di vista ambientale, sociale ed economico.

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1. https://www.iea.org/energy-system/industry
2. https://www.weforum.org/reports/the-net-zero-industry-tracker/in-full/steel-industry/
3. https://european-aluminium.eu/blog/vision2050/
4. https://www.energy.gov/articles/biden-harris-administration-announces-135-million-reduce-emissions-across-americas
5. https://commission.europa.eu/strategy-and-policy/priorities-2019-2024/europe-fit-digital-age/european-industrial-strategy_en
6. https://www.iea.org/energy-system/electricity/electrification
7. https://www.ieabioenergy.com/wp-content/uploads/2022/02/Role-of-biomass-in-industrial-heat.pdf
8. https://www.europarl.europa.eu/RegData/etudes/BRIE/2020/641552/EPRS_BRI(2020)641552_EN.pdf
9. https://worldsteel.org/circular-economy/
10 https://www.ogci.com
11. https://www.weforum.org/press/2023/01/decarbonization-of-industrial-clusters-initiative-gains-global-momentum/