Dal metano alle plastiche sintetiche: sono diversi i prodotti creati a partire da processi di conversione CO2. Le linee di ricerca del CNR.

Per contrastare il cambiamento climatico è fondamentale affrontare il tema della valorizzazione e gestione dell’anidride carbonica. Ne è convinto Antonino Aricò, Dirigente di ricerca presso l’ITAE di Messina. È per questo che l’Istituto di tecnologie avanzate per l’energia del CNR è impegnato in diversi progetti che riguardano la conversione della CO2.

CONVERSIONE CO2 AD ALTA TEMPERATURA

Nell’ambito della Ricerca di Sistema, il CNR lavora sul processo, a doppio stadio, di conversione ad alta temperatura. Di cosa si tratta? “La CO2 è una molecola inerte, significa che reagisce difficilmente – spiega Aricò – Per questo, in una prima fase, dobbiamo utilizzare una tecnologia che opera ad alta temperatura. Si tratta di celle elettrochimiche in grado di convertire la CO2 e l’acqua in un gas di sintesi composto da idrogeno e monossido di carbonio”. Questo gas di sintesi, ottenuto da un processo che raggiunge gli 800 gradi, non è direttamente impiegabile. È necessario un secondo step, a temperatura intermedia. “Il syngas viene portato a circa 350/400 gradi per essere convertito in qualcosa di utile. Come metano sintetico e idrocarburi liquidi”.

I sistemi di conversione della CO2 ad alta temperatura sono noti ormai da oltre una decade. Vi è molta ricerca incrementale per migliorare l’efficienza di processo: ricerca sui materiali, per migliorare le prestazioni delle celle ceramiche, e sull’ottimizzazione del processo, per poter lavorare ad alte intensità di energia.

I primi risultati del progetto CNR sono promettenti: “Abbiamo ottenuto livelli di conversione dell’anidride carbonica di oltre il 70%, operando ad una temperatura di compromesso, tra i 500 e i 600 gradi. Siamo riusciti ad ottenere questi risultati applicando, contiguo alla cella ceramica, uno strato catalitico realizzato in una lega di nichel e ferro”.

IL PROGETTO EUROPEO CO2 FOKUS

Con il progetto CO2 Fokus, finanziato dal programma comunitario Horizon 2020, si va verso un’ulteriore semplificazione del processo di conversione della CO2. Ovvero, una conversione in un solo stadio. In questo caso la CO2, in combinazione con idrogeno ottenuto tramite elettrolisi, dà origine al dimetiletere. “Il dimetiletere è un composto equivalente al metanolo e viene usato come materia prima e combustibile. Ha il vantaggio di poter essere liquefatto a pressioni relativamente basse, quindi si hanno meno problemi per il trasporto. E vaporizza a temperature ordinarie”.

CONVERSIONE CO2 A BASSA TEMPERATURA

C’è, infine, una terza linea di ricerca che riguarda i sistemi di conversione elettrochimica a bassa temperatura. “Si tratta di sistemi innovativi che possono lavorare a temperature di circa 50 – 60 gradi. In questo caso si punta ad ottenere combustibili ad elevata densità di energia come metanolo, idrocarburi liquidi o polimeri per la produzione di plastiche sintetiche”. Sono sistemi ad uno stadio precoce di sviluppo tecnologico. E con tassi di conversione ancora molto bassi, inferiori al 50%. Ma hanno il pregio di potersi interfacciare facilmente con le fonti rinnovabili essendo sistemi altamente dinamici. Perché è chiaro che per essere un processo carbon neutral, bisogna sfruttare i picchi di produzione delle fonti rinnovabili. Ad esempio, la produzione eolica notturna, spesso eccedente i livelli effettivi di consumo.

In conclusione, chiediamo ad Aricò se questi sforzi di ricerca non distolgano attenzione e risorse dalla sfida della completa decarbonizzazione del nostro sistema produttivo. “Il problema del management della CO2 è complesso – conclude – Esiste un panorama di soluzioni che possono lavorare insieme. La ricerca sul ciclo neutrale del carbonio punta al riutilizzo della CO2 in un’ottica di economia circolare. Come dimostra la produzione di plastiche sintetiche che di fatto immagazzinano la CO2. È un approccio che può viaggiare in parallelo alla ricerca sulla decarbonizzazione completa, che punta all’uso di rinnovabili, all’idrogeno e allo sviluppo di soluzioni per lo storage. L’obiettivo è il medesimo: quello di non immettere altra anidride carbonica in atmosfera e quindi di contrastare il cambiamento climatico”.