Cattura, utilizzo e stoccaggio del carbonio (CCUS)) è in vigore da anni, ma la complessità, l'affidabilità, i costi e l'utilizzo complessivo hanno mantenuto relativamente bassa la sua adozione globale. Con poche pressioni esterne per una più ampia adozione e l'ostacolo monetario costituito dall'investimento necessario da parte delle strutture per le soluzioni CCUS, questo strumento semplicemente non ha raggiunto la soglia costi-benefici.
La tendenza sta cambiando, poiché gli impegni delle aziende per soddisfare gli aggressivi obiettivi di zero netto e ottenere così incentivi governativi hanno stimolato la creatività nella creazione di una struttura dei costi accessibile per una gestione efficace del carbonio. È sempre più chiaro che il raggiungimento degli obiettivi zero netto implica la necessità di ulteriori strutture CCUS. Secondo la Stato globale del rapporto CCS 2021, attualmente sono presenti solo 135 stabilimenti commerciali CCUS su larga scala che operano in tutto il mondo, ma entro il 2050 ne saranno necessari più di 2.000 per raggiungere gli obiettivi globali di mitigazione del cambio climatico.
Disporre di una capacità accessibile e pervasiva di eliminare la CO2 si tradurrebbe in un'accelerazione delle fonti energetiche emergenti come l'idrogeno. In definitiva, l'idrogeno rinnovabile prodotto da fonti senza carbonio o "verdi" come il solare e l'eolico sono estremamente attraenti, ma per creare economie dei scala sarà necessario che la domanda di applicazioni a idrogeno cresca rapidamente. CCUS offre tale possibilità con "l'idrogeno decarbonizzato", un passo avanti verso un futuro a idrogeno. Anche se non abbiamo ancora mantenuto questa promessa su larga scala, CCUS può facilitare la produzione di idrogeno pulito da combustibili fossili, attualmente le fonti della maggior parte della produzione di idrogeno. Con un approccio deliberato per allinearsi ai fattori economici, CCUS potrebbe servire come percorso a minor costo per portare l'idrogeno a basso contenuto di carbonio in nuovi mercati su larga scala.
Per rendere i progetti CCUS economicamente fattibili, molti puntano su nuovi hub regionali per la cattura del carbonio in grado di trasformare la CO₂ in un modello di business "cattura del carbonio come servizio". Invece di aziende diverse che sviluppano strutture CCUS separate, che possono essere estremamente costose, questi hub condividerebbero le infrastrutture e una rete di tubazioni per catturare, aggregare, trasportare e stoccare carbonio da diverse raffinerie locali, industrie petrolchimiche, fabbriche di fertilizzanti, acciaierie e altre strutture situate nelle immediate vicinanze. Questo approccio crea una risorsa condivisa, rafforzando le opportunità commerciali e creando economie di scala notevolmente migliorate, poiché le aziende divideranno i costi di stoccaggio e taglieranno i costi complessivi trasportando la CO₂ compressa in una rete di tubazioni più ampia e condivisa.
Per quanto sia importante l'ottimizzazione del processo di cattura in sé, sono necessari sistemi di misura fiscale, in grado di misurare con precisione la massa di CO2 che si sposta da un punto all'altro e da un'azienda all'altra. Questi consentono ai produttori di quantificare le emissioni provenienti dalle proprie fonti, necessario per la determinazione del prezzo del carbonio e per garantire la conformità normativa. Consentono inoltre alle strutture di stoccaggio di sapere quanto fatturare ai propri fornitori.
Che le aziende quantifichino la CO2 per crediti d'imposta o monetizzino CCUS in altri modi, per mantenere la redditività è essenziale potersi affidare a soluzioni di misura fiscale come i misuratori di portata ad alta precisione, che possono tollerare pressioni estreme, basse temperature e grandi oscillazioni nella densità, e analizzatori in linea in grado di rilevare impurità chimiche in gas e liquidi.
La costruzione di nuovi hub per rendere economicamente attraente la cattura del carbonio richiederà tecnologie di automazione avanzate, soluzioni Digital Twin, software e nuovi strumenti di progettazione per garantire che le strutture funzionino in modo sicuro, affidabile e con il costo minore possibile.
Le tecnologie di cattura del carbonio sono tecnologie tradizionali dei processi di separazione, una base dell'esperienza di Emerson. Questa esperienza, insieme a software e soluzioni, ha supportato alcuni dei più grandi progetti CCUS al mondo, dalla valutazione e modellazione dei siti al loro funzionamento e monitoraggio.
L'ottimizzazione del processo di cattura del carbonio è il primo passo; i sistemi informatici per la gestione energetica (EMIS) di Emerson contribuiscono ad aumentare la visibilità del processo e forniscono dati per un migliore processo decisionale. EMIS fornisce informazioni aggiornate e significative sulle prestazioni energetiche del sito per identificare meglio inefficienze e irregolarità. Questo aiuta gli operatori a intraprendere azioni correttive in tempo reale per risparmiare tempo ed energia. Rilevando prestazioni scadenti, EMIS può ridurre il consumo energetico del sito fino al 15%. Il controllo preciso delle apparecchiature rotative può inoltre ridurre il consumo energetico, e garantire il buono stato dei macchinari, evitando i tempi di inattività.
Per il trasporto in una struttura CCUS, è necessaria la liquefazione della CO₂ e, grazie all'esperienza di Emerson nel campo dei controlli di processo e delle misurazioni affidabili, è possibile monitorare costantemente la CO2 per garantire la visibilità. I compressori svolgono un ruolo fondamentale nel processo; le tecnologie di rilevamento pervasivo e l'analisi dei dati di Emerson forniscono un monitoraggio continuo dello stato e delle prestazioni del compressore per ridurre i tempi di inattività, i danni alle apparecchiature e costi di manutenzione eccessivi. Le soluzioni con valvole digitali ottimizzate garantiscono un flusso stabile verso il compressore, prevenendo i danni e prolungando la durata del compressore.
I progetti di stoccaggio sotterraneo del carbonio dipendono da un'analisi affidabile e precisa delle formazioni geologiche del sottosuolo. Il software E&P (esplorazione e produzione), dell'azienda software AspenTech di Emerson, combinato con le soluzioni Digital Twin, offre una modellazione simulata dinamica degli ambienti fisici, che consente una mappatura e una misurazione precise dei complessi di stoccaggio sotterranei. Una valutazione affidabile dell'integrità del contenimento dello stoccaggio a lungo termine è inoltre fondamentale per le decisioni aziendali relative alla scelta e allo sviluppo dei siti. I misuratori per fondo del pozzo forniscono dati continui in tempo reale dal serbatoio di stoccaggio, garantiscono l'integrità del pozzo e l'affidabilità del processo, mentre il software analizza ed interpreta i cambiamenti del sottosuolo osservati sui dati sismici per tutta la durata del progetto.
Infine, mantenere i nuovi progetti CCUS nei tempi e nel budget previsti è fondamentale per ridurre i rischi. L'approccio Project Certainty di Emerson combina strategie di gestione dei progetti moderne, pratiche ingegneristiche innovative e tecnologie digitali per eliminare i costi, ridurre la complessità e accettare modifiche.
Le iniziative per promuovere una maggiore adozione di CCUS hanno un impatto ambientale oggi, ma il loro potenziale di impatto futuro è ancora maggiore. Mentre le industrie continuano a progredire rispetto a CCUS, il modello di hub regionali per la cattura del carbonio può essere ampliato in modo da essere anche uno stabilimento regionale di produzione di idrogeno. Gli abbonati al servizio CCUS possono anche acquistare idrogeno per i propri processi di produzione e tutta la CO₂ risultante dalla produzione di idrogeno decarbonizzato può essere immediatamente catturata all'interno dell'hub.
Questo modello a doppio senso è in grado di creare un sistema a circuito chiuso (o economia circolare) per carbonio e idrogeno. Dall'utilizzo dei rifiuti dello stabilimento e dalla condivisione di flussi di energia e materiali alla cattura di carbonio e alla produzione di idrogeno dalla fonte più economica, diventa un'economia circolare che riutilizza idrogeno e carbonio, riducendo i costi e generando reddito. Raggiungere lo zero netto sarà praticamente impossibile senza CCUS; nella lotta contro il cambiamento climatico, gli hub di cattura del carbonio possono rappresentare una rivoluzione.
