Costruire una rete nazionale di tubi compositi per ridurre le emissioni di gas serra

Nov 06, 2023

65.000 miglia di gasdotti: questa è la distanza che potrebbe essere necessaria per raggiungere l'obiettivo di zero emissioni nette in tutta l'economia entro il 2050, secondo uno studio dell'Università di Princeton. Gli Stati Uniti sono sul punto di costruire una vasta rete di gasdotti per il trasporto di idrogeno e anidride carbonica, incentivati ​​dall’Infrastructure Investment and Jobs Act e dall’Inflation Reduction Act. Tuttavia, le emissioni del ciclo di vita generate da una tipica tubazione in acciaio ammontano a 27,35 kg di anidride carbonica eq per ft1. Ciò significa che 65.000 miglia comporterebbero quasi 9,4 milioni di megatoni di anidride carbonica eq (pari a oltre 2 milioni di autovetture all’anno) prodotti solo dalle sole infrastrutture di condotte in acciaio.

Le condutture realizzate con materiali compositi offrono un percorso per ridurre le emissioni. Il tubo composito è composto da più strati di materiali diversi, in genere un polimero termoplastico come strato strutturale primario con materiali di rinforzo come fibre o riempitivi particolati per aumentare resistenza e rigidità. Alcuni tipi hanno emissioni del ciclo di vita che sono quasi un terzo inferiori rispetto alle tipiche condutture in acciaio. A seconda dell'applicazione, le tubazioni composite possono essere più sicure e meno costose. Tuttavia, il processo di rilascio dei permessi per i tubi compositi da parte della Pipeline and Hazardous Materials and Safety Administration (PHMSA) richiede più tempo rispetto a quello per l’acciaio, e per l’idrogeno e l’anidride carbonica supercritica il settore è privo del tutto di standard normativi. La riautorizzazione della legge PIPES (Protecting Our Infrastructure of Pipelines and Enhancing Safety) offre un’eccellente opportunità per rivedere le politiche riguardanti le nuove tecnologie di condutture meno emissive.

Gli Stati Uniti sono sull’orlo di un boom edilizio basato sull’energia pulita, che si espande ben oltre l’energia eolica e solare per includere infrastrutture che utilizzano l’idrogeno e la cattura del carbonio. La pompa è stata dotata di 21 miliardi di dollari per progetti dimostrativi o “hub” nell’Infrastructure Investment and Jobs Act e rafforzata con altri 7 miliardi di dollari per progetti dimostrativi e almeno 369 miliardi di dollari in crediti d’imposta nell’Inflation Reduction Act. Il Congresso ha riconosciuto che i gasdotti sono una componente fondamentale e ha concesso 2,1 miliardi di dollari in prestiti e sovvenzioni ai sensi del Carbon Diossido Transportation Infrastructure Finance and Innovation Act (CIFIA).

Gli Stati Uniti sono attraversati da oleodotti. Circa 3,3 milioni di miglia di condutture prevalentemente in acciaio trasportano trilioni di piedi cubi di gas naturale e centinaia di miliardi di tonnellate di prodotti petroliferi liquidi ogni anno. Molte meno 5.000 miglia vengono utilizzate per trasportare l’anidride carbonica e solo 1.600 miglia sono dedicate all’idrogeno. La ricerca suggerisce che la rete di gasdotti esistente non è neanche lontanamente vicina a ciò che è necessario. Secondo Net Zero America, saranno necessarie circa 65.000 miglia di condotte per trasportare l’anidride carbonica catturata e raggiungere emissioni nette pari a zero in tutta l’economia negli Stati Uniti entro il 2050. Lo studio identifica inoltre la necessità di diverse migliaia di miglia di condutture per trasportare l’idrogeno all’interno ciascuna regione.

La produzione di tubi in acciaio è un processo ad alta intensità di carbonio e la produzione di acciaio in generale rappresenta il 7-9% delle emissioni globali di gas serra. Sono in corso sforzi per ridurre le emissioni generate dall’acciaio (ovvero “acciaio verde”) aumentando l’efficienza energetica, catturando e immagazzinando l’anidride carbonica emessa, riciclando rottami di acciaio combinati con energia rinnovabile e utilizzando idrogeno a basse emissioni. Tuttavia, il costo rappresenta una sfida significativa per molte di queste strategie di mitigazione. Il costo stimato della transizione delle risorse siderurgiche globali verso tecnologie compatibili con zero emissioni entro il 2050 è di 200 miliardi di dollari, oltre a una media di base di 31 miliardi di dollari all’anno solo per soddisfare la crescente domanda.

Considerata la vasta rete di condutture necessaria per raggiungere un futuro a impatto zero, l’espansione dell’uso dei tubi compositi offre agli Stati Uniti un’opportunità significativa per ridurre le emissioni di carbonio. I materiali compositi sono altamente resistenti alla corrosione, pesano meno, sono più flessibili e hanno una migliore capacità di flusso. Ciò significa che le tubazioni realizzate con materiali compositi hanno una durata maggiore e richiedono meno manutenzione rispetto alle tubazioni in acciaio. I tubi compositi possono essere quattro volte più veloci da installare, richiedono un terzo della manodopera per l'installazione e hanno costi operativi notevolmente inferiori.2 Si prevede che l'uso dei tubi compositi continuerà a crescere poiché i progressi tecnologici rendono questi materiali più affidabili ed economici .