Il ruolo dell’innovazione per la sostenibilità dell’industria chimica

In Spagna l'industria chimica è quella che consuma più gas naturale e che investe di più nell'innovazione. Il Managing Director di BASF Española e presidente di FEIQUE, Carles Navarro, spiega come questo si traduca in un impegno per trasformare il settore e renderlo più sostenibile.

Foto: Carles Navarro, Managing Director di BASF Española e ipresidente di FEIQUE. Credits: BASF Española.

By Patricia Ruiz Guevara

Quanto tempo ci rimane prima che il pianeta dica basta? L'Earth Overshoot Day segna la data in cui l'uomo ha esaurito le risorse che il pianeta può rigenerare in un anno solare. Con l’attuale stile di vita dell'umanità, quella data non arriva di certo il 31 dicembre. Nel 2021, infatti, è arrivata il 29 luglio. Quest'anno, se tutti vivessero come lo spagnolo medio, l'Earth Overshoot Day sarebbe proprio oggi, 12 maggio.

"Non ci rendiamo conto di quanto poco tempo ci rimane per fermare il cambiamento climatico. Il tempo è la risorsa in assoluto più limitata che abbiamo, più anche del petrolio, del gas, dell'acqua o del litio. Abbiamo 10 anni per fare gran parte dei nostri compiti e non credo che tutte le aziende si stiano adeguando" afferma Carles Navarro Vigo (Barcellona, 1964), Managing Director di BASF Española e Presidente di FEIQUE (Federazione spagnola delle imprese chimiche), ingegnere chimico e in BASF dal 1989.

BASF, azienda chimica centenaria di origine tedesca fondata nel 1865, ha vissuto diverse epoche nei suoi stabilimenti: quella dei coloranti, quando ha iniziato a produrre tinture in laboratorio; quella dei fertilizzanti sintetici, con il processo Haber-Bosch; e l'era delle materie plastiche.

Negli ultimi decenni, Navarro Vigo ha vissuto l'evoluzione a favore della sostenibilità e della digitalizzazione in un settore dipendente dai combustibili fossili e dalle materie prime. Abbiamo parlato con l'esperto che, secondo l'Istituto di Governance ed Economia Applicata di Coordenadas, guida la lista dei 10 leader più impegnati delle multinazionali spagnole, per capire come l'industria chimica possa affidarsi all'innovazione e alla tecnologia per sostenere la circolarità e la transizione energetica.

Il settore chimico è l'industria spagnola che investe maggiormente in R&S&I (26% degli investimenti totali). Come si è evoluto negli anni questo settore grazie all'innovazione?

L'industria chimica dipende da grandi impianti industriali e da ingenti investimenti di capitale, il che richiede una pianificazione a lungo termine dove i cicli di maturazione sono molto lunghi, con una durata di 30 o 40 anni. Pertanto, i progressi negli impianti chimici sono lenti rispetto ad altri settori, dove la tecnologia può essere implementata molto più velocemente.

In tutto questo tempo, sebbene i cambiamenti siano stati lenti, l'innovazione è stata una costante. L'industria chimica è intrinsecamente innovativa, è nel suo DNA; non c'è possibilità di successo nell'industria chimica senza innovazione. In questa trasformazione, la digitalizzazione non è fine a se stessa, ma è una risorsa per fare le cose che dobbiamo fare in modo più efficiente.

Foto: Grazie a sensori e tablet con informazioni digitali, il lavoro negli impianti dell'industria chimica può essere più sicuro, efficiente e intelligente. Credits: BASF SE.

Quali sono le tecnologie che evidenzierebbe nell'ambito di questa digitalizzazione?

Ci sono parti degli impianti chimici in cui non c'è copertura: la rete 4G non raggiunge l'interno di un serbatoio di stoccaggio. Ma la rete 5G (ancor più se si dispone di un'installazione propria nello stabilimento, come nel caso di BASF a Tarragona) copre tutto e con i sensori si possono ottenere molti dati che consentono di progettare e ottimizzare i processi.

Utilizziamo anche l'intelligenza artificiale per la manutenzione predittiva. Per esempio, a Tarragona abbiamo un impianto per la produzione di propilene che funziona 24 ore su 24, 7 giorni su 7. Per questo, dipende da un turboespansore; se si rompe, l'intero impianto va in tilt. Così lo abbiamo collegato ad algoritmi di intelligenza artificiale in Germania che registrano il suono che emette quando gira. Quando c'è la minima deviazione dal suono che dovrebbe emettere quando funziona perfettamente, si avvia un processo di previsione del guasto che consente di anticipare gli imprevisti e di ordinare un ricambio.

Foto: Gli impianti diventeranno sempre più automatizzati grazie a sensori, intelligenza artificiale e 5G. Credits: BASF SE.

BASF afferma di creare chimica per un futuro sostenibile. Il settore chimico è il principale consumatore di gas naturale nell'industria spagnola (19% del totale) e il costo dell'energia è molto elevato. Come si coniuga questo aspetto con la sostenibilità?

L'industria chimica è ad alta intensità energetica. Alcuni processi chimici sono esotermici e rilasciano energia, ma la maggior parte richiede un apporto di energia per attivare le reazioni e produrre calore e vapore. Per questo motivo, nella maggior parte degli impianti utilizziamo il gas naturale, perché tra tutti i combustibili fossili è il più efficiente.

Dal 1990 al 2015 abbiamo ottimizzato la nostra produzione di energia e ridotto le emissioni di anidride carbonica del 45%, raddoppiando al contempo la produzione. Allo stesso tempo, le proiezioni ci indicano che nei prossimi anni dovremo aumentare il consumo di energia primaria nelle nostre fasi di produzione.

Ma sappiamo tutti che le emissioni devono essere ridotte a zero. Questo significa un cambio di paradigma: dobbiamo iniziare ad abbandonare i combustibili fossili e la parola chiave è elettrificazione.

Quale strategia si può seguire per passare all'energia verde?

È necessario uno sforzo sovrumano per sostituire quello che oggi è per oltre l'80% energia fossile con energia elettrica rinnovabile. Ciò richiede l'accesso all'energia verde in quantità molto elevate, che al momento non sono disponibili.

Da parte nostra, seguiamo una strategia di make & buy: investiamo per produrre la nostra energia verde, soprattutto nei parchi eolici offshore e acquistiamo energia rinnovabile a costi competitivi.

Foto: Navarro sostiene la strategia che prevede investimenti sia per l'acquisto che per l'approvvigionamento di energia verde. Credits: BASF Española.

Che ruolo può avere l'idrogeno verde in questa equazione?

Non c'è dubbio che l'idrogeno sarà un elemento chiave nel processo di trasformazione energetica del pianeta, ma ci vorrà del tempo. Ne produciamo e consumiamo un milione di tonnellate all'anno, ma non come energia, bensì come reagente, ad esempio nella produzione di ammoniaca.

Sappiamo che l'idrogeno come vettore energetico ha un potenziale perché è un'alternativa al gas naturale.

"L'idrogeno turchese è una tecnologia con un grande potenziale in termini di contributo alla sostenibilità.”

Nel nostro caso, ci siamo impegnati per l'idrogeno turchese. Abbiamo avviato un progetto pilota in Germania per la pirolisi del metano. Qui, il gas naturale viene riscaldato ad alte temperature per mezzo di energia elettrica rinnovabile per produrre idrogeno da un lato e carbonio solido puro dall'altro. Non viene emessa CO2, il processo è a emissioni zero. Ci sembra una tecnologia con un grande potenziale che darà un contributo importante alla produzione di idrogeno; ora è in fase di scale-up industriale e ha ricevuto il sostegno finanziario del governo tedesco.

Foto: La BASF di Ludwigshafen (Germania) sta lavorando a un nuovo concetto di reattore che consenta di produrre idrogeno senza emissioni di anidride carbonica dalla pirolisi del metano. Credits: BASF SE.

L'industria chimica è un grande consumatore di materie prime. Come state ripensando la gestione delle materie prime?

Siamo grandi consumatori di materie prime di vario tipo, soprattutto di origine fossile. Tuttavia, il consumo di materie prime fossili è basso rispetto ai volumi che vengono bruciati come combustibili; ad esempio, solo il 4% del petrolio estratto annualmente viene utilizzato per l'intera produzione globale di plastica.

Non possiamo continuare a crescere all'infinito in un mondo finito con risorse limitate. Non possiamo, né noi né i nostri concorrenti, continuare a moltiplicare le vendite senza avere chiaro che le risorse del pianeta hanno un limite e che dobbiamo impegnarci per la circolarità.

"Non possiamo continuare a crescere all'infinito in un mondo finito con risorse limitate."

In Germania, nello stabilimento di Ludwigshafen, abbiamo sviluppato il concetto di "Verbund", che sta per produzione integrata. È il più grande complesso industriale al mondo di qualsiasi specialità, con 300 fabbriche e più di 1.000 edifici collegati tra loro. I sottoprodotti di una produzione non vengono buttati via, ma confluiscono in un'altra produzione dove vengono utilizzati come materie prime, mentre il calore in eccesso di un impianto fornisce energia a un altro. Questo ci permette di sfruttare molto meglio il flusso di materiali rispetto a impianti separati e di risparmiare fino a 500 milioni di euro all'anno.

Foto: Gli impianti di cogenerazione utilizzano il gas per produrre elettricità e vapore, che vengono poi utilizzati dagli impianti di produzione del complesso per un'ampia gamma di processi chimici. La foto mostra il ciclo combinato a Ludwigshafen (Germania). Credits: BASF SE.

E nel caso di materie prime di origine rinnovabile o riciclata?

La tipica materia prima di origine rinnovabile è la biomassa, che è disponibile in grandi quantità e può essere lavorata in modo tecnologicamente molto chiaro per produrre biogas e continuare la catena. Ce ne sono anche altri, come l'olio di palma, in discussione per gli usi alimentari, che otteniamo da coltivazioni responsabili e utilizziamo come precursore per oltre 800 prodotti di chimica fine.

Ma è il materiale riciclato che offre il maggior potenziale. Invece di utilizzare gas o petrolio da zero, dovremmo concentrarci sull'olio di pirolisi, che deriva dal riciclo chimico di rifiuti come imballaggi post-consumo, materassi o vecchi pneumatici. Entro il 2025 vogliamo consumare 250.000 tonnellate di materie prime riciclate o rinnovabili.

In quanto anello centrale della catena di produzione, se l'industria chimica non adotta questo approccio sostenibile, non può raggiungere la fase successiva, i produttori o il cliente finale.

Siamo un'industria trasversale e siamo presenti in tutti i processi produttivi del mondo, spesso all'inizio della catena del valore. Il modo in cui iniziamo il processo determina il modo in cui questo andrà avanti, ed è qui che entra in gioco il concetto di bilancio di massa.

Se si consumano nove tonnellate di nafta e una di olio di pirolisi, tutto ciò che viene dopo è riciclato al 10%. È possibile certificarlo attraverso un audit esterno e venderlo alle aziende che desiderano avere un'origine certificata, proprio come si fa con l'energia verde. Aumentando la percentuale di prodotti riciclati, possiamo continuare a garantire la circolarità anche del resto del processo produttivo.

Foto: Nel progetto ChemCycling BASF consuma l'olio di pirolisi prodotto nell'impianto della società norvegese Quantafuel in Danimarca e lo trasforma in nuovi prodotti chimici utilizzando un approccio basato sul bilancio di massa. Credits: BASF SE.

Quale messaggio finale darebbe alle aziende e ai singoli che non hanno ancora compreso l'importanza della sostenibilità?

Il futuro sarà sostenibile o non ci sarà, per questo dobbiamo continuare a innovare. E quel futuro è già qui, solo che non è ben distribuito. Ci sono aziende che stanno facendo tutto il possibile e altre che devono ancora capire dove stanno andando. Questo è un errore e il mercato lo evidenzierà.

Dobbiamo anche spiegare alle persone che in questo processo non basta essere orgogliosi di essere pionieri e vincenti, il pianeta è abitato da tutti noi. O tagliamo insieme il traguardo della sostenibilità o questa gara la perdiamo tutti.