Cemento: verso il 2050 con la nuova linea di Additivi OPTEVA® CO2ST® Reducers

In che modo gli additivi chimici ad alte prestazioni possono facilitare la riduzione del rapporto clinker-cemento e contribuire alla neutralità del carbonio nel cemento europeo?

Industria del cemento e la sfida al cambiamento climatico

Il cambiamento climatico è una sfida per il mondo intero, che richiede sostanziali cambiamenti sociali, politici e culturali. Durante i periodi di lockdown dovuti al COVID-19, è apparso uno spiraglio di luce: vedere immagini di cieli limpidi su molte delle città più inquinate ha mostrato che la drastica riduzione delle emissioni è una sfida e un obiettivo essenziale per migliorare la salute umana.

Negli ultimi anni sono stati compiuti alcuni passi, anche se resta ancora molto lavoro da fare. Negli anni '90, l'Unione Europea (UE) è stata la prima a lanciare un programma per monitorare e controllare le emissioni di CO₂ nella sua area di influenza. Il sistema di scambio di quote di emissioni dell'Unione europea (EU-ETS) è stato un risultato diretto del Protocollo di Kyoto del 1997, che ha fissato obiettivi assoluti per le emissioni quantitative per i paesi industriali.

Le caratteristiche principali dell'EU-ETS sono un limite massimo di emissioni, o tetto, e l'assegnazione di quote di emissioni (EUA) alle industrie e agli impianti chiave all'interno della zona.

Se un impianto non utilizza tutta la sua quota, sarebbe quindi in grado di vendere o scambiare questa quota con le industrie che faticano a rientrare nelle proprie quote, in modo tale che le emissioni totali nella zona rimangano entro il limite. Questo è ciò che è noto come sistema “cap and trade”.

La prima fase dell'EU-ETS è stata quella di misurare le emissioni e stabilire il EUA, con ogni paese che ha il proprio piano di assegnazione nazionale. Le fasi successive hanno progressivamente ridotto il valore assoluto del “cap”. La fase 4 inizia nel 2021 e promette una riduzione continua del 2,2% all'anno delle quote di emissioni.

Il risultato della progressiva riduzione del tetto alle emissioni è un aumento del prezzo di scambio delle quote di CO₂, da un minimo di 3 € / t nell'aprile 2013 a un massimo di 28 € / t alla fine del 2019. Secondo le stime degli autori, le EUA dovrebbero rimanere al di sopra di 25 € / t e aumentare ulteriormente. Questo sarà un significativo costo operativo per le cementerie e si prevede che fornirà un driver per ulteriori riduzioni di CO₂ nella produzione di cemento.

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Produzione del cemento: le emissioni di CO₂

Le emissioni dirette di CO₂ nella produzione di cemento sono il risultato della combustione di combustibili per produrre il clinker e del processo di decarbonatazione quando il calcare utilizzato per produrre il clinker viene calcinato nel forno. La CO₂ dei combustibili può essere ridotta in modo significativo utilizzando combustibili alternativi a emissioni zero, come i rifiuti domestici (CDR, SRF) e fonti organiche come la pasta di legno e le farine animali. La CO₂ derivante dalla calcinazione può essere ridotta producendo leganti alternativi a basso tenore di carbonio.

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Obiettivi 2030 dell’industria del cemento dell’UE e roadmap fino al 2050

Gli sforzi dell'industria del cemento europea nel ridurre la sua impronta ecologica hanno portato a una riduzione delle emissioni del 15% sulla base dei livelli del 1990 nel 2017 (Roadmap to 2050, Cembureau, 2020).

La roadmap per la neutralità del carbonio al 2050 fissata dall'industria europea del cemento evidenzia l’obiettivo ambizioso di ridurre le proprie emissioni di CO2 del 30% entro il 2030 per il cemento e del 40% lungo la filiera. L'approccio 5C della tabella di marcia di Cembureau (The European Cement Association) considera clinker, cemento, calcestruzzo, edilizia (construction in inglese) e (de)carbonatazione, fissando obiettivi per ciascuna delle fasi della filiera espresse come riduzioni delle emissioni di carbonio. Un ruolo significativo è svolto dal cemento stesso, che rappresenta il 18% del target 2030 totale.

Il 70% di questa porzione sarà ottenuto abbassando il fattore clinker nel cemento, e il 30% sarà ottenuto da aumenti di efficienza energetica e l'uso di fonti energetiche rinnovabili o carbon neutral.

Riduzione del rapporto clinker/cemento

L'abbassamento del rapporto clinker/cemento è una leva fondamentale per l’industria del cemento europeo nel suo percorso verso la neutralità del carbonio. Cembureau punta a una significativa riduzione del rapporto clinker/cemento: dal 77% al 74% entro il 2030 e al 65% entro il 2050.

I produttori di cemento devono controllare tutti gli effetti derivanti dalla riduzione richiesta del rapporto clinker-cemento. Le sfide da considerare includono un potenziale impatto negativo sulle prestazioni del cemento, la disponibilità di idonei materiali cementizi supplementari (SCM), limitazioni dagli standard e accettazione sul mercato. Gli additivi chimici per il cemento sono stati utilizzati per oltre 80 anni per migliorare il processo di macinazione e le prestazioni del cemento finito. Gli obiettivi ambiziosi fissati dall'industria del cemento per quanto riguarda la CO2 hanno favorito la ricerca e lo sviluppo di ulteriori prodotti chimici ad alte prestazioni, additivi per facilitare ulteriori riduzioni di rapporti clinker-cemento.

GCP Applied Technologies ha lanciato una nuova linea di additivi, OPTEVA^® CO2ST^® Reducers, specificatamente sviluppata per consentire una significativa riduzione del fattore clinker e un aumento del livello di SCM, mitigando qualsiasi effetto negativo sulle prestazioni del cemento finito.

La linea prevede l'utilizzo di nuovi prodotti chimici, nuove combinazioni di componenti e un nuovo processo di progettazione.

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