Il calcestruzzo derivato dalla CO2 può costruire un futuro a impatto netto negativo

In un mondo con una popolazione in crescita e un settore edile in rapida espansione, come possiamo evitare che la costruzione di case danneggi il nostro clima? Il calcestruzzo è il secondo materiale più consumato sulla Terra, ma il suo ingrediente chiave, il cemento, è responsabile del 7% delle emissioni globali di CO2 di origine antropica. La risposta potrebbe venire dal nulla: i materiali da costruzione derivati ​​dalla CO2, scrive Eve Pope, analista tecnologico presso IDTechEx

Il nuovo rapporto IDTechEx “Utilizzo dell’anidride carbonica 2024-2044: tecnologie, previsioni di mercato e attori” esplora molti modi per valorizzare l’anidride carbonica catturata per creare prodotti utili. Tra questi, i materiali da costruzione derivati ​​dalla CO2 si sono rivelati particolarmente promettenti grazie al miglioramento delle prestazioni e alla competitività dei costi, nonché ai vantaggi in termini di sostenibilità. IDTechEx prevede che entro il 170 oltre 2 milioni di tonnellate di CO2044 catturata verranno utilizzate nei materiali da costruzione.

L'anidride carbonica può essere utilizzata nella produzione del calcestruzzo in tre modi diversi: iniezione di CO2 durante la stagionatura del calcestruzzo prefabbricato, iniezione di CO2 durante la miscelazione del calcestruzzo preconfezionato e formazione di aggregati/additivi carbonatici.

Fasi della produzione di calcestruzzo con etichettate opportunità di utilizzo (CO2U) e di cattura del carbonio (CC). Fonte: IDTechEx

A differenza di altri percorsi di utilizzo dell’anidride carbonica, come la conversione in carburanti elettronici, che richiede grandi quantità di energia e idrogeno verde (spesso proibitivamente costosi), la chimica di mineralizzazione di base alla base dell’assorbimento di CO2 durante la produzione di calcestruzzo è termodinamicamente favorita e richiede meno energia. -intensivo perché si formano carbonati metallici stabili. Questi carbonati rappresentano effettivamente un sequestro permanente di CO2, quindi i materiali da costruzione derivati ​​da CO2 raddoppiano l’utilizzo simultaneo di anidride carbonica e lo stoccaggio di anidride carbonica. Il processo è compatibile con molte diverse fonti di CO2.

Valorizzare i rifiuti

Oltre alla CO2 di scarto, i flussi di rifiuti solidi possono anche essere riutilizzati in nuovo calcestruzzo utilizzando la chimica della mineralizzazione della CO2 per formare carbonati. Ad esempio, tra gli attori del settore del calcestruzzo derivato dalla CO2 figura l’azienda svizzera Neustark, che utilizza la reazione della CO2 con il calcestruzzo demolito per immagazzinare anidride carbonica e produrre aggregati di calcestruzzo. Un altro produttore di aggregati, OCO Technology con sede nel Regno Unito, utilizza invece CO2 e materiali di scarto provenienti da processi termici industriali. Nel frattempo, il colosso dei materiali da costruzione Heidelberg Materials ha una continua attività di ricerca e sviluppo nel riciclaggio del calcestruzzo utilizzando CO2 per formare un sostituto del cemento. Le scorie di acciaio vengono esplorate da aziende tra cui Carbonaide e CarbiCrete come sostituto del cemento durante la polimerizzazione assistita da CO2. Ulteriori entrate possono essere generate attraverso le tariffe per lo smaltimento dei rifiuti, con alcuni operatori del calcestruzzo derivato dalla CO2 che riferiscono di aver già raggiunto la parità di prezzo con gli operatori storici.

Accelerare l'adozione

La produzione di calcestruzzo è tipicamente a basso margine e la disponibilità a pagare un premio verde è bassa. Pertanto, un’ampia diffusione del calcestruzzo derivato dalla CO2 farà affidamento sugli attori della tecnologia di utilizzo della CO2, creando soluzioni facili da adottare che disturbano minimamente i processi di produzione esistenti. Nella polimerizzazione assistita da CO2, alcuni attori hanno preso di mira le camere di polimerizzazione adattabili. Altrove vengono commercializzate anche soluzioni plug-and-play e unità mobili.

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Il 2023 ha visto il rilascio di numerosi standard ASTM sulla stagionatura assistita da CO2, migliorando la fiducia nella sicurezza e nella qualità del calcestruzzo prefabbricato derivato dalla CO2. Sebbene molti materiali da costruzione derivati ​​dalla CO2 non abbiano ancora raggiunto la parità di prezzo con il calcestruzzo convenzionale, alcuni clienti sono disposti a pagare un premio per le prestazioni migliorate (come maggiore resistenza ed estetica migliorata).

Andare oltre lo zero netto

L’assorbimento diretto di CO2 nel calcestruzzo può essere un processo netto zero se l’anidride carbonica proviene da una fonte fossile puntuale (come una centrale elettrica a carbone) o un processo netto negativo se viene utilizzata CO2 biogenica o catturata direttamente dall’aria. Nel 2023, una collaborazione tra la società di cattura diretta dell’aria (DAC) Heirloom e l’azienda di calcestruzzo derivata dalla CO2 CarbonCure ha immagazzinato per la prima volta la CO2 catturata dall’aria ambiente nel calcestruzzo.

Ma il calcestruzzo derivato dalla CO2 è ancora netto negativo se si considera la CO2 rilasciata durante la produzione del cemento? La formazione di carbonati metallici durante la mineralizzazione della CO2 può aumentare la resistenza del calcestruzzo e ridurre la quantità di cemento necessaria. In alternativa, alcuni additivi carbonatici possono agire come materiali cementizi supplementari e sostituire il cemento. Pertanto, secondo l'analisi dei giocatori condotta da IDTechEx, molti possono produrre prodotti in calcestruzzo a zero emissioni di carbonio. Lo stoccaggio permanente di CO2 nel calcestruzzo consente agli operatori di vendere crediti di rimozione di anidride carbonica di alto valore sul mercato volontario del carbonio.

Dati sull’impronta di carbonio di 12 operatori del calcestruzzo derivati ​​dalla CO2. Fonte: IDTechEx

La strada davanti

Sebbene la produzione di calcestruzzo derivato dalla CO2 sia più costosa rispetto al calcestruzzo convenzionale, è possibile generare entrate attraverso le tariffe per lo smaltimento dei rifiuti e la vendita di crediti di carbonio, con alcuni attori che già dichiarano di raggiungere la parità di prezzo. In futuro, un sostegno normativo più forte (ad esempio, un aumento dei prezzi del carbonio) accelererà ulteriormente l’adozione, con IDTechEx che prevede che oltre 170 milioni di tonnellate di CO2 catturata saranno utilizzate nei materiali da costruzione entro il 2044. Con le soluzioni di cattura del carbonio per i forni da cemento in continuo sviluppo, La CO2 potrebbe provenire dalla produzione di cemento, creando una soluzione circolare.

Per saperne di più sul nuovo rapporto IDTechEx "Utilizzo dell'anidride carbonica 2024-2044: tecnologie, previsioni di mercato e attori", comprese pagine di esempio scaricabili, visitare www.IDTechEx.com/CO2U.

Per ulteriori informazioni sul portafoglio di ricerche di mercato CCUS (cattura, utilizzo e stoccaggio del carbonio) di IDTechEx, fare riferimento ai “Mercati di cattura, utilizzo e stoccaggio del carbonio (CCUS) di IDTechEx 2023-2043” e ai “Mercati di rimozione del biossido di carbonio (CDR) 2023 -2040: Tecnologie, attori e previsioni”.

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