Il progetto Cleanker (produzione di Clean Clinker attraverso il processo di calcium looping) è finanziato dalla Comunità Europea, nell’ambito del programma Horizon2020. L’obiettivo è quello di dimostrare la possibilità di catturare oltre il 90% della CO2 generata durante il ciclo produttivo del cemento, grazie ad un impianto in scala pilota connesso direttamente al circuito gas della cementeria. Il progetto ha previsto l’ingegneria, la costruzione e il funzionamento di un impianto basato sulla cosiddetta “tecnologia del calcium looping” nella cementeria Buzzi Unicem di Vernasca. All’iniziativa, partecipano 12 partner europei e uno cinese, coordinati dal Laboratorio Energia Ambiente di Piacenza (LEAP), operante nel settore energetico/ambientale e partecipato dal Politecnico di Milano.
Nelle cementerie circa il 60% delle emissioni totali di CO2 provengono dalla calcinazione del carbonato di calcio (CaCO3) presente in abbondanza nella farina cruda (70%), mentre la restante parte di emissioni proviene dal processo di combustione. La tecnologia del calcium looping è la più promettente per la cattura di CO2 e potrebbe rivelarsi indicata per impianti da realizzarsi nel medio e lungo termine. Il processo del calcium looping sfrutta la capacità dell’ossido di calcio (CaO) di catturare CO2 a una temperatura di circa 650 °C.
Tale reazione avviene nel carbonatore. Dopo aver catturato la CO2, l’ossido di calcio (CaO) si trasforma in carbonato di Calcio (CaCO3). Quest’ultimo ritorna al calcinatore, dove avviene la combustione ad ossi- geno puro che portando la tempera- tura dei gas a circa 950 °C favorisce la trasformazione del carbonato (CaCO3) in ossido di calcio (CaO) e CO2.
Il ciclo (loop) dell’ossido di calcio si sviluppa in due reazioni. La prima è la carbonatazione, attraverso cui la CO2 reagisce con ossido di calcio secondo la reazione CaO + CO2=> CaCO3 + calore. La seconda è la calcinazione, con la quale la CO2 è rilasciata, secondo la reazione inversa CaCO3 + calore => CaO + CO2. Realizzando la calcinazione in ossigeno (anziché in aria) si genera un gas costituito da CO2 pressoché pura, salvo la presenza di umidità e eventuale aria falsa, quindi pronta per una depurazione finale, liquefazione e stoccaggio in siti geologici adatti o per eventuale utilizzo.
L’impianto pilota è stato realizzato sul lato nord della torre del preriscaldatore del forno di Vernasca. Le nuove parti di impianto (calcinatore e carbonatore le principali), sono state progettate per essere realizzate adiacenti ai piani in cemento armato della torre esistente, ma all’esterno, per non intralciare la conduzione dell’impianto di produzione clinker. Le attività iniziali di ingegneria sono state sviluppate dalla Direzione Progetti e Nuovi Impianti Buzzi Unicem di Casale a partire dai primi mesi del 2017 con la modellazione tridimensionale dell’impianto, lo studio dei flussi e i calcoli termodinamici necessari per stabilire le dimensioni delle tubazioni e dei macchinari. L’impianto è stato in seguito gradualmente migliorato rispetto all’idea iniziale, grazie ad approfondimenti e scambi di know-how tra i partner tecnici. La progettazione dell’impianto è stata assegnata alla società tedesca IKN che si è occupata anche della definizione delle specifiche di macchina e successivamente della costruzione e dell’acquisto dei macchinari.
Dopo aver effettuato la modellazione 3D dell’impianto e i calcoli termodinamici, la Direzione Progetti e Nuovi Impianti Buzzi Unicem si è occupata della progettazione strutturale e della costruzione sia delle piattaforme di accesso all’impianto, sia degli impianti dei servizi generali (acqua, aria, combustibili); dell’analisi dei rischi e della marcatura CE dell’impianto; della definizione delle specifiche di funzionamento, nonché della progettazione elettrica e successiva realizzazione. Allo stesso tempo, sulla base della prima ingegneria, è stato redatto il documento di appalto per la fornitura dei montaggi, assegnati a una ditta italiana specializzata.
Grazie a un’attenta pianificazione delle attività, i tempi di montaggio e i costi sono stati mantenuti sotto controllo e i lavori sono stati svolti in sicurezza, in un’area comunque impegnata dalla normale attività produttiva dello stabilimento. Il montaggio è stato coordinato sul campo dall’addetto Nuovi Impianti di cementeria che si interfaccia con la sede per la soluzione dei problemi che insorgono durante le varie fasi. Tutti gli aspetti ambientali e di sicurezza sono stati gestiti con la collaborazione dei colleghi del servizio EAS Buzzi Unicem.
