Quali sono le misure che la VzDI vuole utilizzare per ottenere una riduzione di CO₂ nell'ambiente industriale?

Andreas Bittig: Mentre sono in corso molti progetti e lavori per il riscaldamento degli ambienti e la mobilità, la decarbonizzazione dei processi industriali ad alta temperatura, spesso basati sul gas naturale, gode ancora di un'esistenza di nicchia. Il VzDI intende utilizzare e sviluppare ulteriormente la pirolisi del metano, una nuova tecnologia interessante per queste applicazioni. L'aspetto entusiasmante è che questa tecnologia consente la decarbonizzazione del gas naturale fossile, il che permette una rapida riduzione della CO₂, e porta addirittura a emissioni negative se si utilizza metano rinnovabile.

Come può il metano sintetico consentire emissioni negative di CO₂?

Christian Bach: Il metano sintetico è prodotto da idrogeno rinnovabile e CO₂ proveniente dall'atmosfera e può essere trasportato a basso costo in tutto il mondo. Per evitare la nuova formazione di CO₂ quando il metano viene utilizzato, il carbonio -  in forma solida! - viene prima separato dalla molecola CH₄ con l'aiuto della cosiddetta pirolisi. Questo può essere utilizzato come nuova materia prima per l'edilizia e l'agricoltura. Pertanto, utilizziamo solo la parte di idrogeno del metano sintetico per l'energia. Nel complesso, quindi, la CO₂ viene sottratta all'atmosfera per la produzione di metano sintetico, che viene poi immagazzinato sotto forma di carbonio solido nell'edilizia o nell'agricoltura - e quindi non è più rilevante per il clima.

La produzione di metano sintetico, il trasporto e la pirolisi comportano perdite di efficienza. Come si affronta questo problema?

Christian Bach: Circa metà dell'energia viene persa nella produzione di metano sintetico e circa un altro terzo attraverso la scissione del carbonio. Ciò che sembra un disastro dal punto di vista dell'efficienza ha comunque senso, in particolare quando la produzione di metano avviene in regioni in cui l'energia è abbondante. Questo è il caso nella regione della cintura solare. Lì la radiazione solare è doppia rispetto a qui, e ci sono enormi aree inabitabili e inutilizzate. Inoltre, le infrastrutture già esistenti possono essere utilizzate per il trasporto. Il doppio della radiazione solare nella cintura solare terrestre significa un rendimento per metro quadrato di celle solari significativamente più alto che qui. Ciò mette in prospettiva le elevate perdite di energia di questo approccio.

Cosa serve per rendere reale questo sistema globale?

Andreas Bittig: La pirolisi del metano è considerata uno dei processi di produzione di idrogeno più economici. La tecnologia è alle soglie dell'implementazione industriale. Affinché il sistema complessivo diventi reale, sono necessari impianti dimostrativi, come quello previsto a Zugo, per raccogliere dati e know-how. Il Tech Cluster Zug AG fornisce l'ecosistema per dimostrare l'approccio. Consideriamo il dimostratore di Zugo come l'inizio dell'industrializzazione di questo sistema, perché siamo in una posizione molto favorevole grazie alla stretta collaborazione tra industria e ricerca.

L'Associazione per la decarbonizzazione dell'industria (VzDI) è stata fondata nella primavera del 2022. I membri dell'associazione includono rappresentanti dell'industria, dell'approvvigionamento energetico, del settore finanziario e della ricerca. Una delle attività principali dell'associazione è la creazione, nei prossimi anni, di un impianto dimostrativo nel Tech Cluster Zug, in cui il metano (CH₄) viene scisso nei componenti idrogeno (H₂) e carbonio solido (C(s)) per mezzo della pirolisi. L'idrogeno prodotto per via pirolitica sostituirà il gas naturale fossile nei forni di smaltatura di V-ZUG AG. Per il carbone solido o in polvere, si stanno sviluppando e convalidando applicazioni nell'edilizia e nell'agricoltura, ad esempio come additivo nei materiali da costruzione o per arricchire l'humus. La particolarità di questo nuovo approccio è che se per la pirolisi si utilizza metano sintetico anziché gas naturale fossile, le emissioni complessive di CO₂ sono negative (cfr. intervista). Tuttavia, poiché la sola industria svizzera ha un fabbisogno energetico annuo di circa 20 TWh, il potenziale di produzione interna di idrogeno rinnovabile o metano sintetico per soddisfare questa domanda è insufficiente. La situazione è diversa nella cintura solare: Le importazioni di fonti energetiche sintetiche dalle regioni soleggiate potrebbero coprire la domanda di energia rinnovabile e fornire nuove risorse per l'edilizia e l'agricoltura, con emissioni di CO₂ negative (cfr. grafico). L'Empa contribuisce alla VzDI sia con la sua esperienza applicativa nel campo delle fonti energetiche sintetiche (ad esempio nel dimostratore di mobilità "move"), sia con le sue conoscenze materiali nei settori del calcestruzzo e dell'asfalto. Ciò comporta l'utilizzo del carbonio ottenuto dal metano sintetico.