Una promettente opzione nel settore della metallurgia in grado di ridurre le emissioni di anidride carbonica, ma esistono criticità da risolvere.
L’acciaio rappresenta circa il 7% delle emissioni globali di CO₂. Per raggiungere gli obiettivi climatici, è importante considerare delle alternative, fra cui l’uso del plasma d’idrogeno per sostituire il carbon fossile nella produzione dei metalli.
Un gruppo di scienziati di SINTEF, uno dei maggiori istituti di ricerca d’Europa con base in Norvegia, sta attualmente studiando come questa tecnologia possa essere impiegata per ottenere ferromanganese, una lega essenziale nella siderurgia. In particolare, si stanno esaminando le risorse energetiche necessarie, l’impatto sull’industria norvegese e la modalità per scalare l’innovazione.
Cos’è il plasma
Il plasma è uno dei quattro stati della materia (insieme a solidi, liquidi e gas) in cui gli atomi si dissociano dai loro elettroni (carichi negativamente), diventando ioni, particelle cariche positivamente, mentre gli elettroni liberi contribuiscono a creare uno stato ionizzato.
Il plasma d’idrogeno si ottiene riscaldando l’idrogeno molecolare (H₂) a temperature estremamente elevate, inducendo la scissione delle molecole in atomi d’idrogeno che, a loro volta, possono perdere uno o più elettroni, dando origine a uno stato ionizzato in cui coesistono ioni positivi e elettroni liberi, formando un plasma altamente reattivo
Impiego nella metallurgia
Per estrarre i metalli dai minerali è necessario rimuovere l’ossigeno, ma i gas ordinari non sono abbastanza reattivi per conseguire questo risultato. Nella produzione tradizionale dell’acciaio, ci si affida a carbone e coke che generano CO₂. Con il plasma d’idrogeno, invece, il processo libera solo vapore acqueo, eliminando potenzialmente quasi tutte le emissioni di CO₂.
Il progetto HyPla
Attraverso studi teorici, esperimenti di laboratorio e test su scala pilota, i ricercatori hanno elaborato un nuovo metodo in cui elettricità e plasma d’idrogeno sono utilizzati per ridurre il minerale di manganese da uno stato ossidato a uno stato metallico.
Per valutare le implicazioni economiche, ambientali e sociali dell’adozione su larga scala della tecnologia del plasma d’idrogeno in Norvegia, è stato sviluppato uno scenario di simulazione “what-if“, integrando l’indagine della catena del valore globale (Global Value Chain, GVC) con un modello Multi-Regional Input-Output (MRIO).
Analisi Pro e Contro
Ad oggi, il plasma d’idrogeno non è una soluzione pronta per la transizione verde, ma ha del potenziale il cui successo dipenderà da alcuni fattori chiave:
– Fabbisogno energetico: è richiesta un’enorme quantità di energia per portare l’idrogeno a temperature molto elevate. Se le fonti non sono rinnovabili, il processo corre il pericolo di essere controproducente in termini di emissioni.
– Fattibilità economica: il passaggio alla produzione di acciaio basata sull’idrogeno richiede ingenti investimenti in nuove strutture e infrastrutture.
– Adattamento industriale: la gestione dell’idrogeno e del plasma in ambito industriale ha bisogno d’impianti complessi. La stabilità del plasma è difficile da mantenere, aumentando ulteriormente i costi operativi. Ci saranno vantaggi economici e occupazionali in settori ad alta specializzazione, ma ricadute negative nell’estrazione mineraria e nella produzione di coke.
– Utilità reale: se l’energia rinnovabile dovesse diventare ampiamente abbondante e a basso costo, questa tecnologia potrebbe assumere un ruolo strategico. In caso contrario, rischia di rimanere confinata a settori di nicchia, senza un impatto significativo sull’industria siderurgica su larga scala.
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Copertina: immagine creata con AI, prompt engineering Simona Braga
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