(Marzo 2026) – L’inizio del 2026 segna l’entrata in vigore della fase definitiva del CBAM (Carbon Border Adjustment Mechanism), che estende ai beni importati la logica del prezzo del carbonio già alla base dell’EU Emissions Trading System, tuttora limitato all’ambito europeo. Tale linea di gestione delle emissioni, in particolare dei GHG (Greenhouse Gas Emissions), pone l’accento sull’importanza per i settori hard-to-abate di trovare soluzioni nuove volte alla decarbonizzazione. Contemporaneamente, in quest’ottica, assumono radicale importanza soluzioni che valorizzino i rifiuti dell’industria stessa, riutilizzandoli opportunamente come materia prima.
Nel settore dell’industria ceramica, dove sono già stati compiuti enormi sforzi per la riduzione delle emissioni e la sostenibilità, acquisiscono necessariamente sempre più importanza soluzioni innovative per la decarbonizzazione del sistema produttivo attuale e l’ulteriore valorizzazione, già pregevole, della circolarità del settore.
In primo luogo, è stata svolta una campagna di campionamento di calci esauste prelevate presso numerose aziende ceramiche e ne è stata fatta una completa caratterizzazione chimico-fisica. La capacità di sequestrare CO2 con questi rifiuti è correlata alla quantità di Ca(OH)2 non reagito nel campione, che risulta abbastanza variabile a seconda dei protocolli di abbattimento gas acidi utilizzati nelle diverse aziende. La variabilità osservata nei campioni analizzati mostra una capacità di sequestro di CO2 piuttosto alta, che si attesta nel range 190-390 grammi di CO2 per kg di rifiuto. I materiali campionati, a diversa composizione, sono stati utilizzati per test di mineralizzazione di CO2 in processi wet (solido-liquido-gas) di tipo batch e semicontinuo a diversa scala.
Nel corso dello studio sono state esplorate diverse condizioni di reazione, modificando la pressione operativa, il flusso e la composizione del gas contenente CO2, nonché la concentrazione della sospensione e la tipologia di rifiuto specifico. I profili di reazione, raccolti mediante l’analisi in continuo del consumo di CO2 nel tempo, hanno permesso di studiare la cinetica del processo dimostrando che i fattori che influenzano maggiormente l’efficienza del processo di mineralizzazione delle calci esauste in condizioni wet sono il rapporto liquido-solido, il flusso di CO2 e il tempo. I dati ottenuti hanno inoltre dimostrato che la rimozione di CO2 dal flusso di gas mineralizzando questa tipologia di rifiuti è molto efficiente anche in condizioni blande (bassa temperatura e pressione) e con contenuto diluito di CO2.
Le prove effettuate sinora mostrano che la mineralizzazione riduce il rilascio di sostanze inquinanti delle calci esauste, che, nei test effettuati, passano ad una classificazione da rifiuti speciali pericolosi a rifiuti non pericolosi, con notevoli benefici anche semplicemente per il conferimento in discarica.
È poi stato studiato il riutilizzo della calce esausta sottoposta a processo di mineralizzazione all’interno di leganti cementizi, affinché il rifiuto di un comparto industriale possa diventare risorsa per un altro. Il settore dei cementi è da tempo, infatti, impegnato nella ricerca di soluzioni volte alla riduzione del contenuto di clinker e dell’impatto ambientale dei suoi prodotti. Si è studiato l’impiego del materiale mineralizzato sia come filler in sostituzione del calcare naturale (cementi Portland al calcare), sia come componente di una nuova classe di cementi a ridotto impatto ambientale con calcare e argilla calcinata (LC3, Limestone Calcined Clay Cement). I risultati dei test mostrano come il comportamento del prodotto mineralizzato all’interno di malte cementizie sia del tutto comparabile al calcare puro, sia in termini di prestazioni meccaniche sia di caratteristiche chimico-fisiche, o addirittura comporta dei benefici in termini di performance nelle malte a base di LC3. Si conferma, nelle malte cementizie, come si riduca il rilascio in fase acquosa di eventuali metalli pesanti presenti nelle calci esauste originarie.
Per valutare le tecnologie di cattura della CO2 nei fumi dei processi ceramici, sono state condotte simulazioni utilizzando dati industriali e considerando un impianto che produce 10.000 m2 di piastrelle al giorno (spessore 1 cm). Senza sistemi di cattura, lo stabilimento selezionato consuma 10,3 MWPCI di gas naturale ed emette 18 kt/anno di CO2. La decarbonizzazione del processo produttivo avviene tramite celle a combustibile a carbonati fusi (MCFC), che consentono sia la rimozione della CO2 dai fumi dell’impianto ceramico sia la produzione di energia elettrica decarbonizzata, utile per alimentare i sistemi di compressione della CO2 catturata. Operando a circa 600°C, le MCFC possono essere integrate nel processo, migliorando l’efficienza energetica ma aumentando la complessità impiantistica. Le prestazioni delle celle a combustibile sono state confrontate con un processo di assorbimento chimico a base di ammine e con l’elettrificazione dei processi che sostituisce la combustione del gas naturale. L’analisi tecnico-economica mostra che la soluzione con solventi raggiunge un livello di cattura del 90%, ma mostra i costi di decarbonizzazione più elevati tra i casi analizzati a causa dei fattori di scala sfavorevoli. Il sistema con MCFC riduce la CO2 dell’84% e porta il consumo di gas naturale a 9,4 MWPCI. L’elettrificazione raggiunge una decarbonizzazione del 94%, emettendo solo la CO2 delle reazioni di cottura, ma richiede rilevanti modifiche agli impianti e l’uso di 11,3 MWel. Entrambe le soluzioni aumentano il costo della piastrella ceramica di 0,7-1,2 €/m2, pari a un incremento dei costi di produzione tra l’8% e il 22%, a seconda della qualità del prodotto e dei prezzi energetici.
Andamento del costo incrementale di produzione delle piastrelle ceramiche al variare del costo dell’energia elettrica (asse orizzontale) e del gas naturale (asse verticale) per le tecnologie di decarbonizzazione basate su MCFC (in basso a destra) e elettrificazione (in alto a sinistra)
Autori: Riccardo Pascolo1, Elisa Franzoni1, Maria Chiara Bignozzi2, Annamaria Catalano3, Alessandro Allegri3, Stefania Albonetti3, Roberto Scaccabarozzi4, Letizia Cretarola5
1 Centro Ceramico, Sassuolo, Modena
2 Dipartimento di Ingegneria Civile, Chimica, Ambientale e dei Materiali, Bologna
3 CIRI-FRAME, University of Bologna, Dipartimento di Chimica Industriale, Bologna
4 Laboratorio Energia e Ambiente Piacenza (LEAP), Piacenza
5 Politecnico di Milano, Dipartimento di Energia, Milano
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