La produzione di CO2 dai rifiuti e le sue potenziali applicazioni industriali: trasporto, cattura e utilizzo per la creazione di materiali innovativi, per il food e per i combustibili sostenibili

di Marco Arezio

La questione della produzione e gestione dei rifiuti rappresenta una sfida significativa a livello globale, non solo per l'impatto visivo e ambientale che essi comportano, ma anche per il loro contributo all'emissione di gas serra.

Tra questi, il biossido di carbonio (CO2) è uno dei più significativi, direttamente collegato ai processi di decomposizione dei rifiuti organici nelle discariche e agli impianti di incenerimento dei rifiuti.

La CO2 prodotta dai rifiuti è spesso percepita come un sottoprodotto da gestire, ma recenti innovazioni tecnologiche e industriali stanno trasformando questa emissione in una risorsa sfruttabile.

In questo articolo, esploreremo cosa si intende per CO2 prodotta dai rifiuti, quali sono i processi attraverso cui viene trasportata e, infine, come viene utilizzata a livello industriale per generare valore e contribuire alla riduzione delle emissioni nette di gas serra.

La CO2 prodotta dai rifiuti: origini e contesto

La CO2 è un sottoprodotto naturale della decomposizione della materia organica. Nei rifiuti solidi urbani, la frazione biodegradabile (composta da cibo, carta, legno, tessuti, ecc.) subisce un processo di decomposizione aerobica o anaerobica.

Durante la decomposizione aerobica (in presenza di ossigeno), come avviene nelle compostiere o negli impianti di trattamento meccanico-biologico, la materia organica viene scomposta in anidride carbonica e acqua.

In condizioni anaerobiche (senza ossigeno), come avviene nelle discariche, la decomposizione genera invece una miscela di gas chiamata biogas, composta principalmente da metano (CH4) e CO2.

Un altro significativo contributo alla produzione di CO2 dai rifiuti deriva dagli impianti di incenerimento. L’incenerimento, una tecnologia usata per ridurre il volume dei rifiuti solidi urbani, comporta la combustione di materiali organici e inorganici a temperature elevate.

Durante il processo, i materiali organici rilasciano CO2 e altre sostanze inquinanti, che devono essere gestite tramite impianti di filtraggio e cattura dei fumi.

Trasporto della CO2: problematiche e soluzioni

Una volta prodotta, la CO2 può essere emessa direttamente nell'atmosfera, contribuendo all'effetto serra, oppure catturata e trasportata per un suo utilizzo o stoccaggio.

Il trasporto della CO2, noto anche come CO2 transport, è una componente critica della cosiddetta Carbon Capture, Utilization, and Storage (CCUS), una tecnologia che mira a ridurre le emissioni nette di anidride carbonica attraverso la cattura e il riutilizzo del gas.

Il trasporto della CO2 può avvenire in tre forme principali:

In forma gassosa: in pressione tramite condotte o pipeline, spesso utilizzate per brevi distanze. La CO2 viene compressa a una pressione moderata (circa 10-15 bar) per ridurre il volume e facilitarne il trasporto.

In forma liquida: per trasporti a lunghe distanze, la CO2 viene liquefatta attraverso raffreddamento e compressione ad alta pressione (superiore a 70 bar). Una volta liquida, può essere trasportata tramite cisterne o navi cisterna simili a quelle utilizzate per il trasporto di gas naturali liquefatti (GNL).

In forma solida: sotto forma di ghiaccio secco, la CO2 può essere trasportata in contenitori, anche se questo metodo è meno comune a causa delle difficoltà legate alla gestione termica del processo di solidificazione.

Oltre alla questione del trasporto fisico, è necessario considerare anche la rete infrastrutturale e i costi associati. Le pipeline per la CO2 richiedono investimenti significativi e una gestione precisa per evitare perdite e garantire la sicurezza, specie se il trasporto avviene in aree densamente popolate.

Tuttavia, la tecnologia delle pipeline è già ampiamente utilizzata nei settori petrolifero e del gas naturale, il che facilita la conversione di alcune infrastrutture per il trasporto della CO2.

Utilizzo industriale della CO2: dalle emissioni allo sviluppo di nuovi prodotti

La CO2 catturata dai rifiuti non deve necessariamente essere trattata come un semplice scarto. Negli ultimi anni, l'industria ha sviluppato diverse applicazioni innovative per la CO2, trasformandola in una risorsa preziosa.

Di seguito alcune delle principali modalità con cui la CO2 viene impiegata a livello industriale:

Produzione di combustibili sintetici: la CO2 può essere utilizzata come materia prima per la produzione di combustibili sintetici attraverso processi di conversione chimica. Uno di questi è la reazione con idrogeno ottenuto da fonti rinnovabili (ad esempio l'elettrolisi dell'acqua alimentata da energia eolica o solare) per produrre metanolo o altri idrocarburi sintetici.

Questi combustibili possono essere impiegati nei trasporti, contribuendo alla riduzione della dipendenza dai combustibili fossili.

Produzione di materiali da costruzione: una delle applicazioni più promettenti è l'uso della CO2 nella produzione di cemento e calcestruzzo a bassa impronta di carbonio. Attraverso processi di carbonatazione, la CO2 può essere intrappolata all'interno dei materiali edili, riducendo la quantità complessiva di CO2 immessa in atmosfera. Alcune start-up stanno sviluppando tecnologie per sostituire il cemento tradizionale con alternative che assorbono più CO2 di quanta ne producano durante il ciclo produttivo.

Produzione di plastiche e polimeri: la CO2 può essere impiegata come materia prima per la sintesi di polimeri e plastiche, riducendo la dipendenza dai prodotti petrolchimici. Ad esempio, la CO2 può essere utilizzata per produrre polioli, componenti chiave nella fabbricazione di poliuretano, una plastica ampiamente utilizzata in vari settori, dall'automobile all'edilizia.

Agricoltura e coltivazione in serre: la CO2 può essere utilizzata per incrementare la produttività agricola. In ambienti controllati come le serre, l’aumento della concentrazione di CO2 favorisce la fotosintesi, accelerando la crescita delle piante e aumentando la resa dei raccolti.

Industria alimentare e delle bevande: la CO2 è ampiamente utilizzata per la carbonatazione delle bevande, come la produzione di bibite gassate e birra. Inoltre, la CO2 alimentare viene impiegata per la refrigerazione e il confezionamento sotto atmosfera modificata, prolungando la conservazione dei prodotti alimentari.

Conclusioni

La CO2 prodotta dai rifiuti, sebbene rappresenti una delle maggiori sfide in termini di emissioni, può essere trasformata in una risorsa preziosa se gestita correttamente.

Il trasporto della CO2, tramite pipeline o navi cisterna, e il suo utilizzo industriale in numerose applicazioni rappresentano soluzioni innovative per contribuire alla riduzione delle emissioni globali di gas serra.

In un contesto di economia circolare, la gestione della CO2 non deve essere vista solo come un problema, ma come una nuova opportunità di business. Le tecnologie di cattura, utilizzo e stoccaggio del carbonio offrono infatti soluzioni concrete per valorizzare il gas come materia prima, riducendo al contempo l'impatto ambientale.

Attraverso investimenti in ricerca e sviluppo e un'adeguata regolamentazione, l’industria potrebbe sfruttare pienamente il potenziale della CO2 per favorire la transizione verso un'economia a basse emissioni di carbonio.

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