Un nuovo processo di produzione del cemento che non richiede calore e non dipende da combustibili fossili: il “cemento verde”. Questa è la missione del dottorato di ricerca in elettrochimica Leah Ellis e Yet-Ming Chiang, illustre professore di scienza dei materiali presso il Massachusetts Institute of Technology.
Il cemento è un ingrediente necessario nel calcestruzzo, fondamentale per l’industria globale delle costruzioni e delle infrastrutture perché è economico, resistente e durevole. Ogni anno vengono prodotti quattro miliardi di tonnellate, l’equivalente di 50.000 aerei a pieno carico, secondo un rapporto del 2023 della società di consulenza gestionale McKinsey.
Per saperne di più
Il valore di mercato del cemento era di 323 miliardi di dollari nel 2021 e dovrebbe raggiungere i 459 miliardi di dollari entro il 2028, secondo SkyQuest Technology Consulting. La polvere di cemento viene tradizionalmente prodotta frantumando materie prime tra cui calcare e argilla, mescolandole con ingredienti come ferro e ceneri volanti e ponendo il tutto in un forno che riscalda gli ingredienti a circa 1500°C.
Come è nata questa idea?
- Fare cemento usando l’elettrochimica è stata un’idea di Chiang. I due hanno lavorato insieme nel 2018, poco dopo che il professore ha fondato Form Energy, un’azienda di batterie a lunga durata.
- “A volte le persone pagano per togliersi l’energia dalle mani. Invece di mettere quell’energia in una batteria, cosa succederebbe se potessimo usare quell’energia rinnovabile extra a basso costo per fare qualcosa che altrimenti sarebbe ad alta intensità di carbonio? E il primo nella lista delle cose ad alta intensità di carbonio è il cemento », ha detto Ellis alla CNBC.
- Nel 2020, Ellis e Chiang hanno co-fondato Sublime Systems per perfezionare e ridimensionare il processo elettrochimico che hanno creato per produrre cemento.
- La società ha raccolto 50 milioni di dollari da alcuni dei principali investitori cleantech.
Come funziona il nuovo processo di raffinazione del cemento?
- Ellis descrive il lavoro come lo sviluppo di un « veicolo elettrico per la produzione di cemento », che sostituisce un motore a combustione con un motore elettrico.
- “Penso che per i profani sia più facile per lui capire come prendiamo questo processo ad alta temperatura alimentato da fossili e lo sostituiamo con qualcosa che è alimentato da elettroni. E stiamo usando gli elettroni per spingere queste reazioni chimiche. Ciò accade a una temperatura ambiente inferiore al punto di ebollizione dell’acqua », spiega Ellis.
La tecnologia serve solo per fare il cemento?
- Il processo che utilizza l’elettrochimica per guidare reazioni che in precedenza richiedevano molto calore e combustibili fossili è relativamente nuovo, ma non esclusivo del cemento.
- Secondo il dottorato, questo “è uno strumento enorme. Non credo che Sublime sia l’unico ad applicare l’elettrochimica alla tecnologia pulita. Penso che il modo migliore per aggirare i combustibili fossili sia usare gli elettroni”.
- “Il percorso elettrochimico è solitamente più efficiente. Riscaldare le cose per farle funzionare spesso non è efficiente quanto l’elettrochimica, che è un po’ più chirurgica, un po’ più efficiente, o almeno può essere più efficiente con i processi giusti ».
Vantaggi per l’ambiente
- Il tradizionale processo di produzione del cemento genera circa l’8% delle emissioni globali di anidride carbonica, che sono una delle principali cause del riscaldamento globale.
- “Decarbonizzare la produzione di cemento sarà un compito molto difficile. Ci saranno numerosi approcci, tutti con sfide e la maggior parte dei quali merita di essere testata. Preferisco affrontare le nostre sfide perché vediamo un percorso per completare la decarbonizzazione a parità di costo con il cemento di oggi, consumando la minor quantità di energia. A lungo termine, il processo con l’energia più bassa di solito vince », afferma il professor Yet-Ming Chiang.
- Il nuovo processo di produzione del cemento è in linea con la lotta al cambiamento climatico. Oggi ci sono grandi incentivi per le aziende verdi.
- In Europa, ad esempio, viene riscossa una tassa sulle emissioni di anidride carbonica di circa 80 euro, pari a circa R$ 420, per tonnellata. Per Mark Mutter, fondatore di Jamcem Consulting, una società di consulenza indipendente per l’industria del cemento, questa è « una grossa sanzione finanziaria per i produttori e dà loro un incentivo a investire » nella tecnologia del cemento verde.
- « I clienti si stanno allineando per collaborare con Sublime perché possono fornire cemento privo di fossili in un momento in cui il resto del settore sta lottando per raggiungere gli obiettivi di emissione e rispettare le tariffe del carbonio », afferma Clay Dumas, partner di Sublime.LowerCarbon Capital.
Prossimi passi
- Sublime ha completato il suo impianto pilota alla fine del 2022 e ha trascorso alcuni mesi a lavorare sulle misure di controllo della qualità.
- Ora, Ellis si concentra sul portare il prodotto ai partner e l’azienda prevede di completare il suo primo progetto di costruzione entro la fine dell’anno.
- Il prossimo passo è passare dall’impianto pilota da 100 tonnellate a un impianto dimostrativo da 30.000 tonnellate all’anno.
Con informazioni da CNBC.
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