Il metanolo svolge un ruolo importante nell’industria chimica ed è un combustibile energetico emergente attualmente prodotto principalmente da combustibili fossili. Una transizione al metanolo rinnovabile – derivato dalla biomassa o sintetizzato da idrogeno verde e anidride carbonica (CO2) – potrebbe espandere l’uso del metanolo come materia prima chimica e combustibile spostando i settori industriali e dei trasporti verso obiettivi netti di carbonio neutro. Il costo della produzione di metanolo rinnovabile è attualmente elevato e i volumi di produzione sono bassi. Ma con le giuste politiche, il metanolo rinnovabile potrebbe essere competitivo in termini di costi entro il 2050 o prima.
Che cos’è il metanolo?
Il metanolo è un prodotto chiave nell’industria chimica. Viene utilizzato principalmente per la produzione di altri prodotti chimici come formaldeide, acido acetico e plastica. Ogni anno vengono prodotte circa 98 milioni di tonnellate (Mt), la quasi totalità delle quali è prodotta da combustibili fossili (gas naturale o carbone).
Le emissioni del ciclo di vita dell’attuale produzione e utilizzo di metanolo sono di circa 0,3 gigatonnellate (Gt) di CO2 all’anno (circa il 10% delle emissioni totali del settore chimico).
La produzione di metanolo è quasi raddoppiata negli ultimi dieci anni, con una quota importante di tale crescita in Cina. Secondo le tendenze attuali, la produzione potrebbe salire a 500 Mt all’anno entro il 2050, rilasciando 1,5 Gt di CO2 all’anno se proveniente esclusivamente da combustibili fossili.
Il costo di produzione di metanolo a base di combustibili fossili è compreso tra 100 e 250 USD per tonnellata (t).
Come si produce il metanolo rinnovabile?
Il metanolo rinnovabile può essere prodotto utilizzando energia rinnovabile e materie prime rinnovabili attraverso due percorsi:
- Il bio-metanolo è prodotto dalla biomassa. Le principali potenziali materie prime sostenibili da biomassa includono: rifiuti e sottoprodotti forestali e agricoli, biogas dalle discariche, acque reflue, rifiuti solidi urbani e black liquor dall’industria della pasta di legno e della carta.
- L’e-metanolo verde si ottiene utilizzando la CO2 catturata da fonti rinnovabili (bioenergia con cattura e stoccaggio del carbonio e cattura diretta dell’aria) e l’idrogeno verde, cioè l’idrogeno prodotto con elettricità rinnovabile.
Ogni anno vengono prodotti meno di 0,2 Mt di metanolo rinnovabile, principalmente come bio-metanolo. Il metanolo prodotto da entrambe le vie è chimicamente identico al metanolo prodotto da fonti di combustibili fossili.
L’interesse per il metanolo rinnovabile è guidato dalla necessità di mitigare il cambiamento climatico riducendo o eliminando sostanzialmente le emissioni di CO2. Ciò implica raggiungere emissioni nette di carbonio neutro in tutti i settori dell’economia entro la metà del secolo.
Il metanolo a basse emissioni potrebbe svolgere un ruolo più importante nella decarbonizzazione di alcuni settori in cui le opzioni sono attualmente limitate. In particolare, come materia prima nell’industria chimica o come carburante nei trasporti stradali o marittimi.
Costi di produzione del biometanolo
Poiché la produzione è attualmente bassa, sono disponibili dati limitati sui costi effettivi, il che significa che i costi potenziali devono essere stimati. Il costo di produzione del bio-metanolo dipenderà dal costo della bio-materia prima, dal costo dell’investimento e dall’efficienza dei processi di conversione. I costi delle materie prime per biomasse e rifiuti solidi urbani variano tra 0 USD e 17 USD per gigajoule (GJ).
Con un intervallo di costo delle materie prime inferiore fino a 6 USD / GJ, il costo del bio-metanolo è stimato essere compreso tra 320 USD / t e 770 USD/t, con l’intervallo influenzato dalle differenze nei progetti specifici.
Con i miglioramenti del processo, la fascia di costo potrebbe essere ridotta tra 220 USD / t e 560 USD / t per la fascia di prezzo delle materie prime inferiore fino a 6 USD / GJ, con una gamma corrispondentemente più alta per la fascia di prezzo delle materie prime più alta.
La produzione di bio-metanolo dai flussi di rifiuti di altri processi industriali (es. black liquors da cartiere e rifiuti solidi urbani) in particolare offre opportunità per semplificare la logistica delle materie prime e migliorare l’economia complessiva dell’impianto. Co-produzione di calore, elettricità o altre sostanze chimiche potrebbero anche potenzialmente migliorare l’economia della produzione di bio-metanolo.
A breve termine la biomassa potrebbe essere co-alimentata in un gassificatore a carbone o il biogas alimentato in un impianto di metanolo a gas naturale. Questo consentirebbe l’introduzione graduale della biomassa come materia prima, rendendo la produzione di metanolo più sostenibile a un costo potenzialmente inferiore.
Costi di produzione dell’e-metanolo verde
Il costo dell’e-metanolo dipende in larga misura dal costo dell’idrogeno e della CO2. Il costo della CO2 dipende dalla fonte da cui viene catturata, ad es. da biomasse o processi industriali.
Si stima che l’attuale costo di produzione dell’e-metanolo sia compreso tra 800 e 600 USD / t, supponendo che la CO2 provenga da BECCS (bioenergia) a un costo di 10-50 USD / t. Se la CO2 è ottenuta da DAC (cattura diretta dall’aria), dove i costi sono attualmente 300-600 USD / t, i costi di produzione di e-metanolo sarebbero compresi nell’intervallo 1 200-2 400 USD / t.
Il costo futuro della produzione di idrogeno verde dipende principalmente dalla riduzione dei costi delle rinnovabili.
Con la prevista diminuzione dei prezzi delle energie rinnovabili, il costo dell’e-metanolo dovrebbe scendere a livelli compresi tra 250-630 USD / t entro il 2050.
Come nel caso del bio-metanolo, la co-produzione fossile e verde di metanolo potrebbe consentire l’introduzione graduale di e-metanolo verde a un costo ragionevole.
Vantaggi e sfide per il metanolo rinnovabile
Il metanolo rinnovabile può essere prodotto da una varietà di materie prime sostenibili, come biomassa, rifiuti o CO2 e idrogeno. Il suo utilizzo al posto dei combustibili fossili può ridurre le emissioni di gas serra (GHG) e in alcuni casi può anche ridurre altre emissioni nocive (ossidi di zolfo [SOx], ossidi di azoto [NOx], particolato [PM] ecc.)
È un carburante versatile che può essere utilizzato nei motori a combustione interna e nei veicoli e nelle navi ibride e a celle a combustibile. Ha temperatura e pressione ambiente, così è semplice da immagazzinare, trasportare e distribuire. È compatibile con l’infrastruttura di distribuzione esistente e può essere miscelato con combustibili convenzionali.
Tecnologie quasi identiche collaudate e completamente commerciali vengono utilizzate per produrre metanolo da gas di sintesi a base di combustibili fossili e possono essere utilizzate per la produzione di bio- ed e-metanolo.
Attualmente il principale ostacolo all’assorbimento di metanolo rinnovabile è il suo costo. Infatti, costa di più rispetto alle alternative a base di combustibili fossili e tale differenza di costo persisterà per un po’ di tempo a venire. Tuttavia, il suo valore sta nel potenziale di riduzione delle emissioni rispetto alle opzioni esistenti.
Affrontare le differenze di processo e facilitare l’aumento della produzione e dell’uso può aiutare a ridurre i costi, ma richiederà una varietà di interventi politici. Con i giusti meccanismi di supporto e con le migliori condizioni di produzione, il metanolo rinnovabile potrebbe avvicinarsi al costo e al prezzo attuali del metanolo dai combustibili fossili.
Fonte (Innovation Outlook: Renewable Methanol-2021-IRENA)
