Eliminare le emissioni di CO2 dalla produzione è l’obiettivo della Major Research Alliance

AUSTIN, Texas – Un’alleanza di nove università, tre laboratori nazionali e 37 aziende affronterà uno dei maggiori ostacoli alla decarbonizzazione della produzione: le emissioni di anidride carbonica derivanti dalla generazione di calore di processo.

I ricercatori dell’Università del Texas ad Austin svolgeranno un ruolo significativo nello sforzo che mira a sostituire la fonte di energia che alimenta la maggior parte dei processi produttivi, sostituendo i combustibili idrocarburi con elettricità pulita, generata attraverso fonti rinnovabili come il solare e l’eolico. Ciò potrebbe avere un impatto notevole, poiché il settore manifatturiero rappresenta oltre il 30% delle emissioni di anidride carbonica degli Stati Uniti.

"Trasformare le materie prime in prodotti utili richiede temperature più elevate e una fonte di calore. In molte industrie, il riscaldamento viene effettuato oggi come avveniva agli albori della Rivoluzione Industriale: bruciando un combustibile, che a sua volta genera CO2", ha affermato Michael Baldea, professore presso il Dipartimento di ingegneria chimica McKetta della Cockrell School of Engineering e l'Oden Institute for Computational Engineering and Sciences, che ha guidato lo sforzo per conto dell'UT. "Quello che stiamo cercando di realizzare qui è trovare il modo migliore per sostituire il riscaldamento a combustione con il riscaldamento elettrico."

Il nuovo Istituto EPIXC (Elettrified Processes for Industry without Carbon) è finanziato attraverso una sovvenzione quinquennale di 70 milioni di dollari da parte del Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti e oltre 74 milioni di dollari in contributi dall’industria e da altre fonti. È il settimo istituto per l'innovazione nella produzione di energia pulita del DOE.

I ricercatori dell'UT Austin riceveranno 17 milioni di dollari dal DOE come parte del progetto, il secondo più dietro all'Arizona State University, che è l'istituzione principale. Gli ingegneri del Texas coinvolti nel progetto applicheranno alla ricerca la loro esperienza unica nei processi chimici e nella rete elettrica. Il Process Science and Technology Center dell'UT Austin sarà un banco di prova fondamentale per l'implementazione e la convalida di nuove idee.

"Gli ingegneri del Texas mirano a risolvere i maggiori problemi del mondo e la decarbonizzazione della produzione è una delle maggiori sfide possibili", ha affermato Roger Bonnecaze, preside della Cockrell School of Engineering. "L'esperienza combinata della Cockrell School nell'ingegneria energetica e chimica e il suo esclusivo Centro di scienza e tecnologia di processo saranno preziosi per il successo di questa alleanza."

Il calore è essenziale per la produzione e viene utilizzato per supportare reazioni chimiche, rimuovere l'umidità, generare vapore, favorire separazioni chimiche, fondere e trattare i metalli e molto altro ancora. Tuttavia, il processo di riscaldamento – creando l’energia termica utilizzata per trasformare i materiali e produrre manufatti – consuma più energia e produce più emissioni di carbonio rispetto a qualsiasi altra operazione nel settore industriale. Passando all’elettricità pulita come fonte di energia, le industrie possono ridurre le emissioni e migliorare l’efficienza energetica attraverso tecnologie come il riscaldamento a induzione, a microonde o a radiofrequenza, oltre ai tradizionali riscaldatori a resistenza.

Nelle prime parti del progetto, i ricercatori dell’UT Austin si concentreranno su due sfide fondamentali. Il primo è la logistica del passaggio dal gas naturale alle caldaie elettriche per generare vapore per la produzione.

Il secondo fronte è comprendere l’impatto che questi cambiamenti avranno. L’elettrificazione della produzione potrebbe creare ulteriore tensione sulla rete elettrica. E la forte dipendenza dalle energie rinnovabili rappresenterà un cambiamento a causa della loro disponibilità ciclica.

"L'elettricità rinnovabile è intermittente – il vento soffia più forte di notte e il sole splende solo durante il giorno – quindi dovremo abituarci all'idea che la fonte di energia che utilizzeremo fluttuerà", ha detto Baldea. "Attualmente, i produttori presumono che l'elettricità sia un servizio disponibile ogni volta che è necessario, quindi dovremo studiare l'impatto di questa variabilità."

Baldea è il responsabile della tecnologia dell'EPIXC Institute. Nello sviluppo dell'istituto dell'UT Austin sono coinvolti anche Brian Korgel, professore di ingegneria chimica e direttore dell'Energy Institute dell'UT Austin; Bruce Eldridge, illustre docente senior di ingegneria chimica; Vince Torres, direttore associato del Centro per l'energia e le risorse ambientali della Cockrell School; Hao Zhu e Alex Hanson, docenti del Dipartimento di Ingegneria Elettrica e Informatica della Famiglia Chandra; Maria Juenger, docente presso il Dipartimento di Ingegneria Civile, Architettonica e Ambientale; e Vaibhav Bahadur, professore presso il Dipartimento di Ingegneria Meccanica Walker.