Dai fumi di combustione alla materia prima: ricavare carbonio dalla CO₂ prodotta dall’incenerimento dei rifiuti
Il KIT e EEW Energy from Waste (EEW) intendono utilizzare la CO₂ contenuta nei fumi per il processo NECOC
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In futuro, la CO₂ prodotta dalla combustione dei rifiuti potrebbe essere utilizzata come materia prima per prodotti industriali, anziché essere rilasciata nell’atmosfera. A tal fine, i ricercatori del Karlsruher Institut für Technologie (KIT), in collaborazione con alcuni partner, stanno preparando l’impiego del processo NECOC, che trasforma la CO₂ contenuta nei gas di scarico in prodotti utilizzabili a livello industriale. Il Ministero federale dell’Economia e dell’Energia (BMWE) finanzia questi lavori con oltre cinque milioni di euro.
Negli impianti di trattamento termico dei rifiuti del gruppo EEW, nonostante le continue ottimizzazioni dei processi e gli aumenti di efficienza, si generano emissioni di CO₂ sia di origine fossile che biogenica. Nel progetto di ricerca NECOC 2.0 (acronimo di: No Emissions through converting Carbon diOxide to Carbon), il KIT sta ora studiando, insieme a EEW e ad altri partner, come separare la CO₂ direttamente dai gas di combustione depurati per poi riutilizzarla come materia prima. Le conoscenze acquisite costituiranno la base per la pianificazione di un’implementazione su larga scala.
«La gestione delle emissioni inevitabili è una questione cruciale sia per il successo della protezione del clima che per la competitività economica», afferma il professor Thomas Hirth, vicepresidente per il trasferimento tecnologico e le relazioni internazionali del KIT. «Con NECOC 2.0 compiamo un passo decisivo verso l’applicazione pratica di una soluzione sviluppata proprio al KIT.»
«La cattura della CO₂ rappresenta per noi un elemento fondamentale per il futuro del recupero termico dei rifiuti. Per questo investiamo in modo mirato nella ricerca e nello sviluppo. In qualità di coordinatori del consorzio, apportiamo la nostra esperienza industriale al progetto NECOC 2.0 e, insieme ai nostri partner, studiamo come separare la CO₂ dai fumi e utilizzarla come materia prima», spiega Timo Poppe, CEO di EEW Energy from Waste.
La CO₂ diventa un prodotto di valore
Nel processo NECOC sviluppato dal KIT, la CO₂ catturata reagisce inizialmente con l’idrogeno per formare metano. Questo fluisce poi attraverso un reattore contenente stagno liquido, dove si decompone nei suoi componenti: carbonio e idrogeno. L’idrogeno ritorna nel processo di metanizzazione, mentre il carbonio si deposita sotto forma di polvere fine, in grado di sostituire il carbonio fossile nelle applicazioni industriali. «Vogliamo catturare la CO₂ e trasformarla direttamente in una materia prima utilizzabile», afferma il dott. Benjamin Dietrich dell’Istituto di Ingegneria dei Processi Termici (TVT) del KIT, che ha contribuito in modo determinante allo sviluppo del processo NECOC. «Il processo apre la prospettiva di ridurre le emissioni di CO₂ derivanti dal trattamento termico dei rifiuti e, al contempo, di fornire carbonio per applicazioni industriali.»
Dalla ricerca all’impianto pilota
Le singole fasi del processo sono già state studiate su diverse scale. In progetti precedenti, il KIT aveva dimostrato la fattibilità tecnica della conversione della CO₂ in carbonio solido mediante il processo NECOC. Un impianto integrato, realizzato nel 2020 presso l’Istituto per la Tecnologia Energetica Termica e la Sicurezza (ITES) nel laboratorio KALLA (laboratorio sui metalli liquidi) di Karlsruhe, ha combinato la metanizzazione e la pirolisi del metano, producendo carbonio microgranulare dalla CO₂. Dal 2026 sono inoltre in corso i progetti di trasferimento NECOC-BW (finanziato dal Land del Baden-Württemberg) e CO₂DCC (finanziato dal Land della Renania Settentrionale-Vestfalia), nell’ambito dei quali vengono sviluppati concetti applicativi per il processo NECOC destinati a grandi fonderie di ghisa, ciascuno in condizioni al contorno fortemente specifiche per il sito.
Con NECOC 2.0, i partner del progetto compiono ora il passo successivo: intendono testare la catena di processo utilizzando CO₂ proveniente direttamente da un flusso reale di gas di combustione industriale e integrarla in un impianto continuo tramite un sistema di separazione. A tal fine, stanno sviluppando un progetto per la realizzazione dell’intero processo. Inoltre, i partecipanti al progetto stanno valutando se il carbonio ottenuto sia idoneo, ad esempio, alla produzione di prodotti industriali quali elettrodi per batterie o materiali da costruzione.
Informazioni su NECOC 2.0
Al progetto di ricerca NECOC 2.0 partecipano il KIT con l’Istituto di Ingegneria dei Processi Termici e l’Istituto di Ingegneria Energetica Termica e Sicurezza, l’EEW e l’Istituto Fraunhofer per le Tecnologie e i Sistemi Ceramici (IKTS). L’EEW studia e sperimenta la cattura della CO₂ presso la propria sede di Eschbach; il KIT si occupa della metanizzazione e della pirolisi del metano per la produzione di carbonio solido. I ricercatori dell’IKTS del KIT studiano il fissaggio elettrochimico della CO₂ sotto forma di carbonati di calcio e magnesio. Il Ministero federale dell’Economia e dell’Energia finanzia il progetto collaborativo con un contributo complessivo di oltre cinque milioni di euro.
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