Analisi dei metodi di cattura della CO2 e applicazione a casi reali

Abstract

Il presente lavoro analizza le principali tecnologie di cattura della CO₂ e ne valuta l’applicazione in contesti industriali reali, con l’obiettivo di individuare le soluzioni più efficaci e sostenibili dal punto di vista energetico. La scelta dell’argomento nasce dall’importanza crescente delle tecnologie di Carbon Capture and Storage (CCS) come strumento per la decarbonizzazione dei settori hard-to-abate, quali siderurgia, chimica e cemento. Dopo un’analisi teorica delle diverse tecniche di cattura - assorbimento, adsorbimento, membrane, criogenia e gas idrati - ne sono stati confrontati i parametri di efficienza, consumo energetico, costi e grado di maturità tecnologica. La parte applicativa è dedicata ai casi studio del progetto europeo CAPTUS, che comprende tre dimostratori operativi in settori industriali differenti. Per ciascun caso sono state valutate le prestazioni dei sistemi di cattura su scala pilota e le potenzialità di scale-up a livello industriale, analizzando anche la sostenibilità dell’alimentazione energetica dei sistemi di cattura, alimentati dalla rete elettrica ma compensati su base annua mediante energia rinnovabile, acquistata tramite Power Purchase Agreements (PPA) oppure, nei casi meno energivori, proveniente direttamente da impianti rinnovabili on-site. I risultati mostrano la fattibilità tecnico-energetica delle soluzioni analizzate e l’efficacia dei PPA come strumento per integrare i sistemi di cattura della CO₂ con la generazione rinnovabile, favorendo una reale strategia di decarbonizzazione industriale.

This work analyzes the main carbon capture technologies and assesses their applicability in real industrial contexts, with the aim of identifying the most effective and energy sustainable solutions. The topic was chosen due to the growing importance of Carbon Capture and Storage (CCS) technologies as a key tool for the decarbonization of hard-to abate sectors such as steel, chemical, and cement industries. After a theoretical overview of the different capture techniques - absorption, adsorption, membranes, cryogenic separation, and gas hydrates - their efficiency, energy consumption, costs, and technological maturity were compared. The applied section focuses on the case studies developed within the European project CAPTUS, which includes three demonstrators operating in different industrial sectors. For each case, the performance of the capture systems at pilot scale and the potential for scale-up to industrial level were evaluated, also analyzing the sustainability of the energy supply. The capture systems are powered by grid electricity but compensated on an annual basis through renewable energy, either procured via Power Purchase Agreements (PPA) or, in less energy-intensive configurations, supplied directly by on-site renewable plants. The results demonstrate the technical and energetic feasibility of the analyzed solutions and the effectiveness of PPAs as a means to integrate CO₂ capture systems with renewable generation, promoting a realistic pathway toward industrial decarbonization.