Nella galassia dei gas, il syngas o gas di sintesi – una miscela di gas composta da idrogeno (H₂), monossido di carbonio (CO) e anidride carbonica (CO₂), con piccole quantità di metano e vapore acqueo – sta sempre più attirando l’attenzione dei grandi produttori di prodotti chimici e nuovi carburanti.

Non è una fonte energetica primaria: è un intermedio chimico, derivato da gas naturale o anche biogas, una specie di jolly industriale che può essere trasformato in molti altri prodotti, la cui natura dipende da dove viene generato. Ed è proprio questa la sua forza.

Oggi il syngas ha varie linee di impiego. Può essere usato come fonte di energia diretta per alimentare turbine. Può generare, tramite sintesi Fischer-Tropsch, diesel e jet fuel “sintetici”. Può servire alla produzione di idrogeno con tutte le sue derivazioni, sia nei processi chimici sia come potenziale vettore, ed essere altamente decarbonizzato. Infine, è un intermedio veramente importante per la sintesi di composti che possono diventare rilevanti per la decarbonizzazione, per il metanolo, per i fertilizzanti low carbon e per combustibili navali decarbonizzati come l’ammoniaca, e può essere persino derivato dalla gassificazione o pirolisi di rifiuti di plastica per alimentare un riciclo produttivo “dal rifiuto all’energia”.

Per massimizzare il suo peso di intermediario nei processi di decarbonizzazione bisogna fare attenzione alle fonti da cui si sintetizza il syngas. “Attualmente i principali progetti sono ancora legati alle materie prime tradizionali fossili, con una forte attenzione alla mitigazione delle emissioni e all’efficienza, riducendo così la quantità di cariche fossili a parità di prodotto generato”, spiega Menica Antonelli, Incremental Innovation Head of Department di KT Tech di Nextchem (gruppo MAIRE), uno dei principali player nel settore per la creazione di nuove tecnologie e la costruzione di impianti.

Syngas per la decarbonizzazione

Sul lungo termine, però, la prospettiva cambia sensibilmente. Anche nel settore Oil & Gas si lavora a processi alternativi per generare syngas senza l’impiego di fonti fossili. “Negli ultimi anni abbiamo assistito a una forte frenata. Le tecnologie ci sono o sono in sviluppo, ma serve un quadro regolatorio internazionale idoneo. Per molti operatori la rotta è tracciata”, spiega Antonelli. Secondo gli esperti di Maire, dunque, le tecnologie hanno futuro ma devono trovare un optimum economico tramite meccanismi sia di mercato che normativi.

Questo non significa che non si stiano realizzando tecnologie e progetti di impianti low-carbon. Ad esempio, c’è molto interesse nel realizzare syngas impiegando rifiuti inorganici e organici non riciclabili. Lo scorso anno la controllata Nextchem ha siglato un contratto di progettazione con la Altalto Ltd. per un impianto di carburante sostenibile per l’aviazione (SAF) a Immingham nel Lincolnshire, in Regno Unito. Sarà uno dei primi impianti che consentirà di convertire i rifiuti in gas di sintesi, e il syngas trasformato e raffinato in carburanti sostenibili di alta qualità. L’iniziativa, che dovrebbe entrare in attività nel 2030, prevede la produzione di 30 milioni di litri di SAF all’anno (pari a circa 23.000 tonnellate), in linea con il SAF Mandate britannico volto a ridurre le emissioni nel settore aereo. Il combustibile sarà ricavato da rifiuti solidi urbani residui (MSW) e da rifiuti commerciali e industriali (C&I), trasformando quindi scarti in risorse strategiche.

Syngas per l’idrogeno

“Un’altra area di interesse è quella dell’idrogeno, che ha varie applicazioni rilevanti”, spiega Paolo Mazzara, Commercial & Business Development Head of Department di KT Tech. Il syngas, infatti, contiene monossido di carbonio e idrogeno; la concentrazione di idrogeno viene aumentata facendo reagire il monossido di carbonio con il vapore acqueo, in un processo detto “water-gas shift” (WGS). Si produce idrogeno grigio (da cariche idrocarburiche fossili), blu (cariche idrocarburiche fossili con CCS) o verde, da biomasse o rifiuti, oppure ammoniaca.

“Per quanto concerne l’idrogeno blu, uno dei progetti più grandi a cui abbiamo contribuito è con il colosso americano di gas industriali Air Products, importante produttore e fornitore di gas tecnici, nel porto di Anversa”, continua Mazzara.. In questo caso la presenza in prossimità di vecchi giacimenti petroliferi esauriti nel Mare del Nord ha dato la possibilità di iniettare CO2 rimossa dal processo con costi relativamente contenuti, rendendo questo progetto economicamente competitivo. Ciò insegna quanto sia fondamentale nella scelta dei processi valutare attentamente le disponibilità presenti sul territorio.”

Fra le tecnologie per la produzione di idrogeno blu a bassa impronta carbonica c’è NX eBlue, basata sullo Steam Methane Reforming elettrificato (eSMR) e sviluppata da Nextchem attraverso la controllata KT Tech. “Questa tecnologia, già applicata in un progetto negli Stati Uniti, riduce in modo significativo la produzione di CO2 e prevede l’integrazione del processo di cattura del carbonio per minimizzare ulteriormente le emissioni, offrendo flessibilità operativa e possibilità di scalabilità. Siamo molto orgogliosi di questo risultato, che posiziona Nextchem all’avanguardia nell’elettrificazione del processo di produzione di idrogeno da idrocarburi”, conclude Antonelli.

Nuove frontiere per il bioidrogeno

In futuro il gruppo guarda anche alla realizzazione del syngas derivato da biogas per generare bioidrogeno. La conversione diretta del gas rinnovabile in bio-GNL o biometano è energeticamente molto costosa, con un’efficienza complessiva ridotta, costi industriali elevati e minore flessibilità d’uso, rispetto alla trasformazione intermedia in syngas.

“Non è che la trasformazione in syngas e dunque bio-idrogeno del biogas sia competitiva in assoluto in termini di costi rispetto alla trasformazione diretta in GNL, però è presumibile che col tempo emergeranno delle nuove sovvenzioni”, aggiunge Mazzara. “Pensiamo che si creeranno due filoni competitivi: laddove c'è molta concentrazione di biomassa si convertirà tramite syngas in bioidrogeno, mentre con produzioni più localizzate diventerà inevitabile produrre GNL.”

Le possibilità dunque rimangono tantissime. A determinare il futuro del syngas come intermediario sarà un mix di mercato, normativa e strategie industriali legate a una nuova fase della chimica e degli impianti per la decarbonizzazione avanzata.

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In copertina: immagine Envato