L'intervento di Alberto Pettinau (Sotacarbo) in occasione dell'evento "La cattura dell’anidride carbonica ed il suo utilizzo: tecnologie ed economia per una transizione energetica sostenibile" che si è tenuto a Cagliari il 15 aprile 2019.

1. Cagliari, April 15th, 2019
Alberto Pettinau
Sotacarbo S.p.A.
La cattura e l’utilizzo dell’anidride carbonica

2. Cagliari, April 15th, 2019
la Società
Sotacarbo
sustainable energy research centre

3. Cagliari, April 15th, 2019
ruolo internazionale
Rappresentante italiano nella
IEA – Clean Coal Centre
(primo implementing agreement dell’Agenzia Internaz. per l’Energia)
Partner di ECCSEL-ERIC (the European Carbon Dioxide Capture and
Storage Laboratory Infrastructure – European Research Infrastructure
Consortium)
Referente italiano nel
SET Plan Implementation Working Group
sulle tecnologie di cattura, utilizzo e confinamento della CO2 (Action 9)
Membro fondatore dell’associazione internazionale no-profit
CO2 Value Europe

4. Cagliari, April 15th, 2019
principali infrastrutture
Quaternario (Alluvioni e Sistema di Portovesme)
50
100
150
200
MONITORING WELL
INJECTOR WELL
Co2 INJECTION
PIEZOMETERS
250

5. Cagliari, April 15th, 2019
outline
• contesto
• tecnologie
• progetti
• … e l’Italia?

6. Cagliari, April 15th, 2019
l’evidenza
concentrazione di CO2 in atmosfera negli ultimi 800.000 anni
Fonte: U.S. Department of Commerce, National Oceanic & Atmospheric Administration, www.esrl.noaa.gov [18 September 2018]

7. Cagliari, April 15th, 2019
concentrazione di CO2 in atmosfera negli ultimi 800.000 anni
Fonte: U.S. Department of Commerce, National Oceanic & Atmospheric Administration, www.esrl.noaa.gov [18 September 2018]
l’evidenza

8. Cagliari, April 15th, 2019
concentrazione di CO2 in atmosfera negli ultimi 800.000 anni
Fonte: U.S. Department of Commerce, National Oceanic & Atmospheric Administration, www.esrl.noaa.gov [18 September 2018]
l’evidenza

9. Cagliari, April 15th, 2019
la soluzione
1)
Claude Monet, 1872 Ludolf Bakhuizen, XVII secolo Nicolae Grigorescu, XIX secolo
ritorno all’era pre-industriale

10. Cagliari, April 15th, 2019
la soluzione
2)
rimozione degli sprechi
efficienza
fonti rinnovabili
energia nucleare
CCUSCCUS

11. Cagliari, April 15th, 2019
il SET Plan europeo
risposta strategica alle principali
sfide su energia e clima
diffusione delle tecnologie già
disponibili
maggiore sforzo sulla ricerca e lo
sviluppo di nuove tecnologie da
applicare su scala industriale
a breve (2020)
in futuro (2050)

12. Cagliari, April 15th, 2019
l’Implementation Plan (action 9)
Targets
2 full-chain
demos (power
gen. and
industry)
international
infrastructures
for transport
inventory of
storage
capacity
new pilot
plants
1 demo-scale
CCU plant
integrated
national plans
within 2020
ROAD
project
regional
clusters
transport
infrastruct.
storage
atlas
developm.
of storage
capacity
developm.
capture
technol.
developm.
CCU
promotion
of CCUS for
climate

13. Cagliari, April 15th, 2019
Mission Innovation
• firmato a Parigi nel dicembre 2015 (COP21)
• 23 paesi più l’UE (rappresentanti l’80% degli investimenti
mondiali in ricerca e sviluppo)
• raddoppio in cinque anni degli investimenti in
ricerca e sviluppo delle tecnologie low carbon

14. Cagliari, April 15th, 2019
Mission Innovation
piano di sviluppo degli investimenti

15. Cagliari, April 15th, 2019
outline
• contesto
• tecnologie
• progetti
• … e l’Italia?

16. Cagliari, April 15th, 2019
emissioni per settore
Fonte: IPCC, 2014

17. Cagliari, April 15th, 2019
approcci generali
post-combustione
pre-combustione
ossi-combustione
approcci ibridi
separazione
della CO2

18. Cagliari, April 15th, 2019
tecnologie
promosso da
• alte pressioni
• basse temperature
solventi
• fisici
• chimici
• misti
assorbimento
(solventi liquidi)
membrane
separazione promossa
dalla differenza di
pressione parziale tra
permeato e retentatoadsorbimento
(sorbenti solidi)

19. Cagliari, April 15th, 2019
quanto costa?
Fonte: U.S. Department of Energy, DOE/NETL advanced carbon dioxide capture R&D programme: technology update [May 2011]
LCOE senza CO2
capture ($/MWh)
LCOE con CO2
capture ($/MWh)
CO2 avoidance
cost ($/t)
+45%
+83%

20. Cagliari, April 15th, 2019
per esempio…
Fonte: SaskPower, www.saskpower.com [6 February 2018]
primo impianto
“full chain"
al mondo
• 115 MWe
• 1.3 Mt di CO2
• assorbimento chimico
• confinamento presso Weyburn
(enhanced oil recovery)
Boundary Dam carbon capture project

21. Cagliari, April 15th, 2019
Fonte: NRG, www.nrg.com [28 January 2019]
applicazione
dimostrativa
in Texas
• 250 MWe
• finanziamento 190 M$ (U.S. DoE)
• assorbimento chimico
• scottaggio nel West Ranch oil field
(enhanced oil recovery, +1.300%)
Petra Nova carbon capture project
per esempio…

22. Cagliari, April 15th, 2019
CO2: rifiuto o risorsa?
CCU
senza
conversione
uso come
solvente
uso come
fluido di
processo
con
conversione
combustibili chemicals
S-CO2EOR
EGR
ECBM
metanolo
DME
syngas
urea
polimeri
carbammati
carbonati
metano
biofuel
acido formico

23. Cagliari, April 15th, 2019
Fonte: Norwegian Petroleum, www.norskpetroleum.no [13 April 2019]
impianto EGR
offshore
• primo progetto al mondo sul
confinamento della CO2
• 0.9 Mt/anno da giugno 2015
• Utsira formation (acquifero salino
a 800-1000 m di profondità)
Sleipner Carbon Dioxide Capture and Storage Project
per esempio…

24. Cagliari, April 15th, 2019
Fonte: Net Power, www.netpower.com [13 April 2019]
primo impianto
dimostrativo in
Texas
• impianto dimostrativo da 50 MWe
Presso La Porte (TX)
• ossi-combustione del gas naturale
• finanziamento (U.S. DoE)
• avviamento nel 2018
Net Power S-CO2 demo project
per esempio…

25. Cagliari, April 15th, 2019
quali prodotti?
e tanti, tanti altri…

26. Cagliari, April 15th, 2019
per esempio…
Fonte: Carbon Recycling International, www.carbonrecycling.is [6 February 2018]
• in esercizio dal 2011
• 5 millioni di litri di metanolo all’anno
• 5.500 t di CO2 utilizzata
George Olah Renewable Methanol Plant

27. Cagliari, April 15th, 2019
quanto costa?
produzione di idrogeno: 3 €/kg
3H2 + CO2 ⟺ CH3OH + H20
1 kg 7.3 kg 5.3 kg 3 kg
(per elettrolisi da fonti
rinnovabili)
costo metanolo: 0.3 €/kg
(inclusi CAPEX e OPEX)
4 volte più alto del costo di produzione
da fonti fossili
Fonte: Aresta et al., Chem. Rev. 2014

28. Cagliari, April 15th, 2019
surplus energetico
stabilità
della rete
elettrica
stoccaggio dell’energia

29. Cagliari, April 15th, 2019
outline
• contesto
• tecnologie
• progetti
• … e l’Italia?

30. Cagliari, April 15th, 2019
il progetto CLEANKER
Obiettivo: dimostrare su scala industriale l’integrazione del
processo di calcium-looping per la cattura della CO2 nei
cementifici.
Budget totale: € 9.237.851,25
Co-finanziamento UE: € 8.972.201,25
Fonte: data provided by Martina Fantini (LEAP) [8 April 2019]

31. Cagliari, April 15th, 2019
il progetto CLEANKER
Fonte: data provided by Martina Fantini
(LEAP) [8 April 2019]
20212020201920182017
1stOctober2017
30thSeptember2021
17-18 October 2017
Kick-off meeting
(Piacenza)
July 2018
Final Plant layout
December 2019
Erection
March 2020
Running tests and
data analysis
September 2021
Final conclusions
April 2021
Casting concrete results
and full economic analysis
of cement plant with CaL
March 2019
Main items fabrication
January 2020
Inspection
July 2018
Raw meal
characterization
June 2018
Measuring points
and
instrumentation

32. Cagliari, April 15th, 2019
Centro di Eccellenza sull’Energia Pulita
Fase I (2014-2017) – 8.356.000 € – fondi POR-FESR
Fase II (2018-2019) – 4.000.000 € – fondi FSC
• Biomasse (gassificazione)
• Cattura della CO2 (membrane e
solventi avanzati)
• Utilizzo della CO2 (catalizzatori)
• Sicurezza dei siti di confinamento
(Sotacarbo Fault Lab)
• Ruolo internazionale

33. Cagliari, April 15th, 2019
Centro di Eccellenza sull’Energia Pulita
impianto pilota X-to-Liquids
(the European Carbon Dioxide Capture and Storage
Laboratory Infrastructure)
Hastelloy C & SS Reactors
ID: 9.1 – 23.8 mm
700 °C a 10 MPa
1080 °C a 0.1 MPa
Flow rate: 45 Ndm3/h
µ-GC, GC online e GC-MS offline
A. Pettinau, M. Mureddu, F. Ferrara, Energy Procedia 114 (2017) 6893

34. Cagliari, April 15th, 2019
Centro di Eccellenza sull’Energia Pulita
Domanda di brevetto per invenzione industriale
Efficient catalyst for the conversion of CO2 to
methanol
PCT Application number PCT/EP2019/053068,
con data di deposito 7 febbraio 2019
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
Cu-ZnO/Al2O3
Cu-Zn/SiO2
Cu-ZnO
Cu-Zn-Ga
Cu/ZnO/ZrO2
CuO-ZnO/Al2O3
STY(mgCH3OHh-1g-1)
Sotacarbo

35. Cagliari, April 15th, 2019
la Ricerca di Sistema Elettrico
impianto da
banco (2017)
progettazione
demo (2019)
realizzazione
pilota (2020)
sperimentazione
(dal 2021)
• realizzazione di un impianto pilota
power-to-liquids
• 5.5 M€ (2019-2021)
• TRL da 4 a 6

36. Cagliari, April 15th, 2019
outline
• contesto
• tecnologie
• progetti
• … e l’Italia?

37. Cagliari, April 15th, 2019
un’incongruenza…
la posizione ufficiale
• CCUS viste come soluzione
per continuare a usare il
carbone
• Intenzione di chiudere gli
impianti a carbone entro il
2025
• Nessun riferimento alle
CCUS nella strategia
energetica nazionale
in realtà…
SET Plan – Gruppo di Contatto Nazionale sulle CCUS

38. Cagliari, April 15th, 2019
Sotacarbo Summer School
International Summer School on
CCUS and Low Carbon Technologies
Partner:
7a edizione
10-14 giugno 2019
www.sotacarbosummerschool.it

39. Cagliari, April 15th, 2019
contatti
Alberto Pettinau, Ph.D,
Scientific Director
Sotacarbo S.p.A.
Phone: +39 07811863086
E-mail: alberto.pettinau@sotacarbo.it
Useful links
• Website: http://www.sotacarbo.it
• Social networks:
• Summer School: www.sotacarbosummerschool.it