L’adozione della tecnologia del catalizzatore SCR potrebbe rappresentare una tabella di marcia per le centrali elettriche che cercano un punto di CO2 economico ed efficiente?

Mentre prosegue il tentativo di sviluppare una rete elettrica a zero emissioni nette di carbonio, entità globali come l’Agenzia internazionale per l’energia (IEA) sottolineano sempre più il ruolo importante della cattura, dell’utilizzo e dello stoccaggio del carbonio (CCUS). L’IEA arriva al punto di dire che raggiungere lo zero netto sarà quasi impossibile senza CCUS.

Gli standard governativi proposti sulle emissioni di gas serra, l’esame approfondito dell’impronta di carbonio e un’ondata di investimenti nel settore pubblico e privato hanno alimentato un’esplosione di interesse per la tecnologia e le soluzioni CCUS. Tuttavia, la cattura diffusa della CO2 da fonti puntuali a livello industriale è nelle fasi iniziali.

In nessun luogo questo è più evidente che nell’ambiente delle centrali elettriche alimentate a gas naturale. Riuscire a mitigare le emissioni di CO2 alla fonte durante la produzione di elettricità farebbe pendere l’ago della bilancia verso l’adozione del gas naturale come fonte abbondante e affidabile di energia pulita nell’era dello zero netto.

Sebbene la tecnologia CCUS esista da tempo, in particolare come base per un migliore recupero del petrolio, un grosso ostacolo all’adozione diffusa è stato il costo elevato e l’inefficienza associati ai metodi convenzionali di cattura della CO2 basati su ammine liquide. Le tecnologie tradizionali di cattura del carbonio spesso richiedono un notevole apporto di energia, con conseguente riduzione dell’efficienza dell’impianto e aumento dei costi operativi. Anche il capitale richiesto per l’implementazione di impianti di cattura della CO2 su larga scala è stato significativo, dissuadendo gli operatori delle centrali elettriche dal perseguire queste soluzioni. Inoltre, l’ingombro richiesto per questi sistemi spesso rende poco pratico l’adeguamento delle strutture esistenti.

Mentre siamo alle prese con le complessità legate all’implementazione della cattura puntuale del carbonio nel settore delle centrali elettriche, i trionfi dell’adozione del sistema di riduzione catalitica selettiva (SCR) possono offrire lezioni preziose. Dall’inizio degli anni ’90, i catalizzatori SCR sono stati ampiamente utilizzati per ridurre le emissioni di ossido di azoto (NOx) derivanti dalla combustione di combustibili fossili, garantendo un’aria più pulita e priva di smog.

Tuttavia, il viaggio verso sistemi SCR economici ed efficienti in termini di spazio offre più di un caso di studio. Alcune tecnologie emergenti di cattura puntiforme (PSC) (Figura 1) sono attualmente in fase di progettazione per funzionare di concerto e come estensione dei sistemi SCR esistenti, offrendo il potente impatto della riduzione combinata di NOx e CO2.

I sistemi SCR furono brevettati per la prima volta negli Stati Uniti nel 1959. Le prime applicazioni per ridurre gli NOx furono installate su impianti a ciclo combinato a gas naturale (NGCC), seguiti da vicino da installazioni su centrali elettriche a carbone all'inizio degli anni '90.

Nel 2006 erano operativi 100 GW di capacità alimentata a carbone dotata di SCR. Più di 300 impianti alimentati a carbone hanno adottato la tecnologia SCR solo negli Stati Uniti, principalmente retrofit su generatori di vapore esistenti, con molte più installazioni a livello internazionale. Molte di queste installazioni, che continuano a funzionare con successo oggi, hanno catalizzatori SCR prodotti da CORMETECH.

La significativa esperienza operativa e i progressi tecnologici hanno reso l’SCR un approccio sicuro, affidabile ed economico alla riduzione degli NOx. I moderni sistemi SCR possono ridurre le emissioni di NOx degli impianti a carbone e a ciclo combinato di oltre il 90% e le applicazioni alimentate a gas in genere raggiungono una riduzione di NOx superiore al 95%. Il design modulare dei sistemi consente un retrofit senza soluzione di continuità negli impianti esistenti e un'integrazione semplice in nuove costruzioni.

Il mondo sta rapidamente progredendo verso una rete elettrica a zero emissioni nette di carbonio, con le nazioni sviluppate in testa. L’IEA ha presentato le “condizioni essenziali” affinché il settore energetico globale possa raggiungere l’azzeramento delle emissioni nette di carbonio entro il 2050 per limitare il riscaldamento globale.

Sebbene esistesse l’urgenza di ridurre lo smog tossico che causa le emissioni di NOx, le emissioni di CO2 rappresentano una crisi esistenziale per le persone e per il pianeta. Il percorso verso lo zero netto è sfaccettato e ricco di sfumature, in cui la riduzione dell’SCR è stata mirata a un particolare settore e tecnologia. Tuttavia, il CCUS sta ricevendo una quota crescente di investimenti industriali e governativi perché il potenziale di catturare la CO2 alla fonte delle emissioni è una strategia semplice e comprovata che, come dimostra l’analogo SCR, ha funzionato in precedenza.