Sulle rive del Reno, nel nord-ovest della Germania, si trova lo stabilimento Thyssenkrupp di Duisburg, la più grande acciaieria integrata d’Europa. L’imponente struttura sforna circa 11 milioni di tonnellate di acciaio all’anno – insieme a circa 20 milioni di tonnellate di anidride carbonica, circa il 2,5% delle emissioni di CO2 del paese.
Con le nazioni dell’UE impegnate a ridurre del 55% le emissioni di gas serra entro il 2030, aziende come la Thyssenkrupp devono decarbonizzare velocemente. Il suo piano per convertire i forni di Duisburg all’idrogeno è tra i più ambiziosi dell’industria pesante.
Settori come l’acciaio, il cemento e i prodotti petrolchimici che richiedono un calore estremo durante la produzione hanno un’enorme impronta di carbonio. L’acciaio è responsabile del 7-9 per cento di tutte le emissioni dirette dai combustibili fossili, con ogni tonnellata prodotta che comporta una media di 1,83 tonnellate di CO2, secondo la World Steel Association. Il cemento rappresenta circa l’8% di tutte le emissioni globali.
I produttori pesanti, in particolare in Europa, date le sue regole ambientali, sono più avanzati di molti altri nella decarbonizzazione. Ma è ancora presto. Mentre la maggior parte dei gruppi siderurgici europei sta considerando l’idrogeno come una via per produrre il cosiddetto acciaio a basso contenuto di carbonio, i rivali cinesi si sono concentrati maggiormente sulla combinazione della produzione tradizionale di acciaio con la tecnologia di cattura e stoccaggio del carbonio – scrive il FT.
I detrattori dicono che il gas è solo una delle tante soluzioni per decarbonizzare i processi di produzione, e che l’uso diffuso di idrogeno pulito o “verde” sarà limitato dalle infrastrutture e dai volumi di energia rinnovabile richiesti. Tuttavia, gli esperti dicono che i governi e le aziende potrebbero avere poca scelta se non superare questi ostacoli se l’industria pesante vuole ridurre le sue emissioni.
“Ci sono un sacco di problemi con l’idrogeno, compresa la scalabilità dei volumi di cui abbiamo bisogno, ma questo non importa, è un must-have”, ha detto Julio Friedmann, ricercatore senior presso il Center on Global Energy Policy della Columbia University SIPA.
Arnd Köfler, direttore tecnologico di Thyssenkrupp, ha detto che per soddisfare i severi obiettivi europei sulle emissioni, “bisogna identificare le grandi opportunità, dove e come diminuire le emissioni di anidride carbonica”. Crede che la scala delle emissioni di Duisburg offra un’opportunità perfetta per utilizzare l’idrogeno.
L’azienda sta conducendo delle prove per utilizzare l’idrogeno come agente riducente negli altiforni tradizionali, che in teoria potrebbe raggiungere un risparmio di CO2 fino al 20 per cento. Ma per fare una riduzione significativa nelle emissioni sono necessari dei cambiamenti più drastici nella tecnologia e l’uso di gas naturale o idrogeno al posto del coke per separare l’ossigeno dal minerale di ferro – per fare il cosiddetto ferro ridotto diretto (DRI).
Thyssenkrupp prevede di avere il suo primo impianto DRI in funzione entro il 2025, producendo inizialmente 400.000 tonnellate all’anno di acciaio “amico del clima” – fatto usando idrogeno o gas naturale – e 3 milioni di tonnellate entro il 2030. Mira a sostituire tutti i suoi altiforni entro il 2050.
Rimangono ostacoli chiave, tra cui l’approvvigionamento di idrogeno sufficiente e il costo – il conto per convertire Duisburg a funzionare a idrogeno è stimato in 10 miliardi di euro.
Anche la creazione dell’infrastruttura per un hub dell’idrogeno richiederà il sostegno del governo. Le dimensioni di Duisburg, tuttavia, potrebbero renderla il nucleo di un’economia dell’idrogeno, con condutture che alimentano il gas ad altre industrie, compresi i produttori di prodotti chimici. La strategia nazionale del governo tedesco sull’idrogeno, pubblicata l’anno scorso, ha messo un chiaro accento sull’idrogeno “verde” prodotto usando l’elettricità da fonti di energia rinnovabili per elettrolitizzare l’idrogeno dall’acqua.
Aditya Mittal, amministratore delegato di ArcelorMittal, ha detto questa settimana che era ancora “troppo presto per dire” quando l’idrogeno verde sarebbe entrato in funzione. L’azienda ha una serie di prove di decarbonizzazione in corso, compresa una per testare la capacità dell’idrogeno di ridurre il minerale di ferro nel suo impianto di Amburgo.
“È un lungo viaggio che abbiamo davanti a noi”, ha detto Mittal. “Non siamo vicini alla fine”.
Per convertire le 100 milioni di tonnellate di acciaio all’anno prodotte nell’UE usando il carbonio, sarebbero necessari circa 400 terawatt-ore di elettricità all’anno – equivalente al 15 per cento del consumo totale attuale del continente. Tutto ciò dovrebbe provenire da fonti rinnovabili.
Brian Aranha, vicepresidente e capo della strategia di ArcelorMittal, ha detto che “sembra molto improbabile che presto avremo a disposizione quel tipo di idrogeno basato sulla nuova generazione di energia rinnovabile”.
Questioni simili occupano i dirigenti dell’industria del cemento, dove la CO2 è generata sia dai processi di combustione chimica che termica coinvolti nella produzione. La maggior parte dei grandi gruppi del settore sta esplorando l’uso dell’idrogeno e della cattura e stoccaggio del carbonio.
Hanson UK, il braccio britannico del gruppo HeidelbergCement, ha collaborato con i ricercatori dell’Università di Swansea per sperimentare l’uso dell’idrogeno verde per sostituire il gas naturale nei bruciatori del suo stabilimento di Port Talbot, nel Galles meridionale. Un progetto finanziato dal governo presso il cementificio Ribblesdale della società nel Lancashire sta provando l’uso di idrogeno e combustibili da biomassa nel forno del cemento.
Anche le aziende chimiche stanno esaminando l’uso dell’idrogeno per alimentare i loro impianti. Hanno già una significativa esperienza con il gas, che è un sottoprodotto di alcuni processi produttivi.
Ineos, che produce 300.000 tonnellate di idrogeno all’anno, crede che sarà “un elemento” dei processi di decarbonizzazione. Il gruppo chimico privato ha in programma di creare un hub di fornitura di idrogeno pulito nel suo stabilimento di Rafnes, in Norvegia, costruendo un elettrolizzatore da 20MW.
Geir Tuft, amministratore delegato della filiale Ineos, Inovyn, avverte che, date le quantità di gas necessarie, il progresso richiederà tempo.
“C’è molto marketing intorno ai progetti sull’idrogeno. Dobbiamo essere realistici – siamo dove l’industria eolica era 20-30 anni fa in termini di diffusione”.
E proprio come lo sviluppo dell’industria eolica offshore è stato avviato da schemi di sovvenzione, quello dell’idrogeno nelle industrie dell’acciaio e del cemento avrà bisogno di un sostegno statale, dicono gli esperti.
“Nel breve termine ci aspettiamo che un meccanismo di sovvenzioni sia necessario per aiutare a decarbonizzare il cemento e l’acciaio”, ha detto Aaron Goater del comitato britannico che consiglia il governo sul cambiamento climatico.
Un prezzo elevato del carbonio è la chiave. Un recente studio di BloombergNEF ha scoperto che l’idrogeno prodotto dall’elettricità rinnovabile potrebbe essere competitivo con il carbone per la produzione di acciaio entro il 2050 se un prezzo del carbonio di 50 dollari per tonnellata di CO2 fosse applicato al carbone da coke.
In definitiva, spetterà ai governi aiutare a creare le infrastrutture necessarie per un’economia dell’idrogeno. Il piano sul clima del governo britannico promette un investimento di più di 1 miliardo di sterline per sostenere i progetti sull’idrogeno e la creazione di cattura, utilizzo e stoccaggio del carbonio in quattro cluster industriali.
Secondo Friedmann, è qui che si deve concentrare la decarbonizzazione. L’Europa, secondo lui, è più avanti della maggior parte degli altri paesi nel pensare agli hub industriali per fornire le linee di trasmissione necessarie, i sistemi di trasporto di CO2 e i sistemi di distribuzione dell’idrogeno.
“È difficile e costoso, ma questo è il lavoro. O i governi in Europa pagano per quelle infrastrutture o forniscono incentivi al settore privato per farlo”.
I COLORI DELL’ARCOBALENO DELL’IDROGENO
Idrogeno verde Realizzato utilizzando elettricità pulita da tecnologie di energia rinnovabile per elettrolitizzare l’acqua (H2O), separando l’atomo di idrogeno al suo interno dal suo gemello molecolare ossigeno. Attualmente molto costoso.
Idrogeno blu Prodotto usando il gas naturale ma con le emissioni di carbonio che vengono catturate e immagazzinate, o riutilizzate. Quantità trascurabili in produzione a causa della mancanza di progetti di cattura.
Idrogeno grigio È la forma più comune di produzione di idrogeno. Proviene dal gas naturale attraverso la riformazione a vapore del metano, ma senza la cattura delle emissioni.
Idrogeno marrone Il modo più economico per produrre idrogeno, ma anche il più dannoso per l’ambiente a causa dell’uso del carbone termico nel processo di produzione.
Idrogeno turchese Utilizza un processo chiamato pirolisi del metano per produrre idrogeno e carbonio solido. Non provato su larga scala. Preoccupazioni per le perdite di metano.
Articolo tratto dalla rassegna stampa estera di Eprcomunicazione
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