Nel contesto della crescente pressione per decarbonizzare l’industria pesante, una delle sfide principali è trovare alternative sostenibili al coke metallurgico, un combustibile fossile essenziale nei processi siderurgici.
Una delle soluzioni più promettenti è il biochar, un materiale carbonioso prodotto dalla pirolisi della biomassa.
Questo sostituto naturale e rinnovabile offre vantaggi ambientali, economici e tecnici significativi, rendendolo un’opzione interessante per l’industria metallurgica in transizione verso un’economia a basse emissioni di carbonio.
Cos’è il Biochar?
Il biochar è un carbone vegetale ottenuto tramite pirolisi, un processo termochimico che avviene in assenza o scarsità di ossigeno, a temperature comprese tra i 300°C e i 700°C. Le materie prime utilizzate sono biomasse di origine agricola o forestale, come:
- residui legnosi
- potature
- scarti agricoli
- sottoprodotti dell’industria agroalimentare
Oltre al suo impiego agricolo come ammendante del suolo, negli ultimi anni il biochar ha suscitato grande interesse come possibile sostituto del carbone da forgia.
Coke Metallurgico: Impatti Ambientali e Limiti
Il coke metallurgico è prodotto dalla distillazione del carbone bituminoso in forni ad alta temperatura. È utilizzato principalmente nei forni ad altoforno per la riduzione del minerale di ferro (Fe₂O₃) in metallo.
Tuttavia, il coke presenta gravi criticità ambientali:
- Alta impronta di carbonio: produce elevate emissioni di CO₂.
- Inquinamento atmosferico: emette ossidi di azoto, zolfo e polveri sottili.
- Elevato impatto ecotossicologico sulla qualità del suolo e delle acque.
- Processi estrattivi distruttivi per gli ecosistemi.
Biochar come Alternativa al Coke Metallurgico
L’impiego del biochar nella siderurgia è una delle applicazioni emergenti più interessanti. I motivi sono molteplici:
1. Alta percentuale di carbonio fisso
Il biochar può contenere oltre il 75–85% di carbonio fisso, rendendolo efficace come riducente nei processi di fusione del ferro. Alcuni tipi di biochar, specialmente da legno duro, possono raggiungere valori comparabili a quelli del coke.
2. Fonte rinnovabile
Essendo prodotto da biomassa, il biochar è rinnovabile e carbon-negative: durante la crescita, le piante assorbono CO₂ che viene in parte sequestrata nel biochar, riducendo le emissioni nette.
3. Basse emissioni di inquinanti
La combustione del biochar genera meno ossidi di zolfo e azoto rispetto al coke, contribuendo a una riduzione complessiva dell’inquinamento atmosferico industriale.
4. Compatibilità con impianti esistenti
Il biochar può essere co-usato con il coke nei forni esistenti (co-firing), riducendo gradualmente l’uso di combustibili fossili senza la necessità immediata di modifiche strutturali.
Sfide Tecniche e Limiti Attuali
Nonostante i numerosi vantaggi, ci sono ancora ostacoli da superare per un’adozione su larga scala:
- Resistenza meccanica: il biochar è più fragile del coke e tende a frantumarsi, riducendo l’efficienza nei forni ad alto carico.
- Uniformità: le proprietà del biochar variano in base alla materia prima e al processo di produzione.
- Costo: attualmente il biochar ha un costo superiore rispetto al coke, anche se la differenza si sta riducendo con l’aumento della produzione su scala industriale.
Applicazioni Concrete: Esempi dal Mondo
1. Brasile – Settore siderurgico con carbone vegetale
Il Brasile è uno dei paesi pionieri nell’utilizzo di carbone vegetale da eucalipto (simile al biochar) nella produzione di ferro-gusa, con impianti che raggiungono una riduzione significativa delle emissioni.
2. Svezia – Green Steel e progetti pilota
Nel nord Europa, aziende come Hybrit e SSAB stanno sperimentando l’uso di biochar in alternativa al coke in processi di produzione dell’acciaio verde, combinato con l’idrogeno rinnovabile.
3. Australia – Ricerche su biochar da scarti agricoli
L’Australian National University ha condotto test sull’uso di biochar da noccioli di oliva e gusci di noce come sostituto del coke nei forni elettrici ad arco.
Prospettive Future e Sviluppi della Ricerca
Le prospettive di utilizzo del biochar come sostituto del coke metallurgico sono promettenti ma richiedono ulteriori sviluppi, in particolare:
- Miglioramento della densità e resistenza meccanica del biochar mediante trattamenti post-produzione (pressatura, sinterizzazione).
- Ottimizzazione dei processi di pirolisi per ottenere prodotti con caratteristiche standardizzate.
- Integrazione con strategie di carbon capture and storage (CCS) per massimizzare i benefici climatici.
- Adozione di certificazioni di sostenibilità (es. EBC – European Biochar Certificate) per garantire tracciabilità e sicurezza ambientale.
Conclusione
Il biochar rappresenta una valida alternativa green al coke metallurgico, offrendo una strada concreta verso la decarbonizzazione dell’industria siderurgica. Con l’aumento delle pressioni normative, il supporto a livello europeo e le continue innovazioni tecnologiche, è plausibile che il biochar diventi una componente fondamentale della transizione energetica industriale. L’adozione di questa soluzione richiede però investimenti in ricerca, infrastrutture e politiche incentivanti.
Nel contesto della green economy e dell’economia circolare, il biochar non è solo una sostituzione, ma un cambio di paradigma per un futuro industriale più sostenibile.
