Maggio 2024 - Spinte da ambiziosi obiettivi ambientali, le principali aziende produttrici di pneumatici stanno adottando sempre più spesso questo sostituto sostenibile del nerofumo per decarbonizzare la loro catena di produzione e ottenere il massimo dagli pneumatici fuori uso
Il nerofumo (CB) è una materia prima ottenuta dalla combustione incompleta di prodotti petroliferi pesanti, nota anche come nerofumo vergine (VCb). È comunemente usato nei prodotti di uso quotidiano di colore nero come i pneumatici per auto. Il suo sostituto, il nerofumo recuperato (RCb), prodotto tramite pirolisi termica, offre due opportunità. Innanzitutto, fornisce un modo sostenibile di riciclare i pneumatici usati da cui deriva l'RCb. In secondo luogo, decarbonizza la produzione di pneumatici, poiché la produzione di RCb genera cinque volte meno emissioni di carbonio rispetto alla produzione convenzionale a base di combustibili fossili (VCb).
Il mercato europeo del carbonio nero rappresenta quasi il 15% circa della domanda globale, stimata in circa 18 Mtpa nel 2023. Si stima che il rcB possa sostituire il 10-20% degli usi tradizionali, sebbene limitato dalla sua qualità relativamente inferiore per la sostituzione 1 a 1 in casi d'uso specifici. Considerato il consumo attuale, ciò potrebbe rappresentare 250-550 mila tonnellate all'anno nella sola Europa, con un valore di diverse centinaia di milioni di euro. I continui sforzi di R&S mirano attivamente a migliorare i processi di produzione e persino a potenziare l'RCb per renderlo adatto a una gamma più ampia di applicazioni.
La catena di fornitura iniziale del carbon black coinvolgeva tre attori: fornitori di petrolio e raffinerie di petrolio, produttori di VcB e utenti finali, tra cui principalmente produttori di pneumatici. L'introduzione di RcB ha rimodellato questa catena di approvvigionamento, aggiungendo tre attori principali: produttori e aggiornatori di RCb, fornitori di pneumatici fuori uso e autorità di regolamentazione. Numerosi fondi di investimento e i principali attori del settore sono tra i primi ad agire nell'emergere di questo nuovo mercato RcB (ad esempio, Niersberger, Antin Infrastructure Partners).
Le principali sfide per i produttori di RCb includono garantire una qualità costante del prodotto, affrontare lo stato ancora immaturo della tecnologia di pirolisi, superare la lenta adozione di nuovi prodotti da parte del settore e raggiungere la standardizzazione. L'introduzione del comitato ASTM D36 nel 2017, con il suo sistema di classificazione per la qualità dell'RcB, segna un cambiamento positivo verso la soluzione di queste sfide e la promozione del coordinamento all'interno del settore.
Oggi, una dozzina di giocatori di RcB producono insieme circa 20 ktpa di RcB. I tre maggiori produttori oggi sono Circtec in collaborazione con Birla Carbon, insieme a Pyrum Innovations AG e Bolder Industries. Di recente, nel marzo 2023, la società svedese Enviro, sostenuta da Michelin e Antin Infrastructure Partners, ha annunciato l'ambizione di raggiungere una capacità di elaborazione di ~38 ktpa di RCb entro il 2030.
Tuttavia, l'attuale capacità installata (~20 ktpa) e la capacità aggiuntiva annunciata (~232 ktpa) sono insufficienti per soddisfare la domanda stimata di nerofumo recuperato in Europa (250-550 ktpa).
Lo stato attuale del settore pone numerosi interrogativi a tutti gli attori coinvolti, al fine di garantirne il successo, in particolare la capacità di assicurare accordi di derivazione a lungo termine e di aumentare con successo le capacità di produzione, riducendo così i rischi commerciali e tecnologici per gli investitori.
Il nerofumo è una materia prima prodotta dalla combustione incompleta di prodotti petroliferi pesanti, comunemente denominata nerofumo vergine. Ha applicazioni diffuse in gomma, vernici e rivestimenti ed è un componente chiave di vari oggetti di uso quotidiano come cavi di ricarica, cover per telefoni e inchiostro per penne. Una delle principali applicazioni del nerofumo è negli pneumatici per auto, dove funge sia da pigmento nero che da materiale di riempimento.
Il suo sostituto, il nerofumo recuperato (RCb), sviluppato attraverso un processo di pirolisi termica, affronta due opportunità.
In primo luogo, fornisce un modo sostenibile di riciclare i pneumatici usati da cui deriva l'RCb. I pneumatici usati, con una durata di circa cinque anni (50.000 km), contribuiscono in modo significativo al flusso globale di rifiuti, con oltre 1,5 miliardi di rifiuti gettati ogni anno, costituendo una risorsa potenziale non sfruttata ampia e disponibile. In Europa, nel 2019, è stato raccolto il 95% dei 3,5 milioni di tonnellate di PFU per passeggeri. Questo elevato tasso di raccolta è attribuito al sistema di gestione dei PFU introdotto in Europa nel 2006, che attribuisce ai produttori di pneumatici la responsabilità della raccolta e del riciclaggio dei PFU. La tecnologia di pirolisi termica sviluppata da diversi produttori di pneumatici e start-up riutilizza gli pneumatici fuori uso producendo RCb e creando così un ciclo di riciclaggio sostenibile degli pneumatici.
In secondo luogo, il nerofumo recuperato è una leva per decarbonizzare la catena di produzione dei pneumatici. Uno pneumatico per veicoli contiene in media il 30% di nerofumo. La produzione di RCb genera cinque volte meno emissioni di carbonio rispetto alla produzione convenzionale a base di combustibili fossili (VCb). Ciò genera 10 kg di CO2 se prodotto da nerofumo vergine, rispetto ai soli 2 kg di CO2 prodotti da nerofumo recuperato. Questo passo verso la sostenibilità è stato in qualche modo accelerato dall'embargo in Russia dovuto all'invasione dell'Ucraina, sottolineando l'importanza strategica di RcB nel garantire la resilienza della catena di approvvigionamento e sostenere la svolta del settore verso pratiche di produzione più sostenibili. A partire da luglio 2024, l'UE vieterà le importazioni di carbonio nero dalla Russia (30% delle importazioni dell'UE).
La dimensione del mercato globale stimata per il nerofumo nel 2023 è di circa 17,9 Mtpa, con un valore di circa 18-20 miliardi di dollari. Questa dimensione è determinata principalmente dall'industrializzazione nella regione Asia-Pacifico (APAC) e da una forte industria automobilistica in Nord America. In Europa, la domanda di nerofumo è stimata in circa 2,7 milioni di tonnellate, pari a circa 3 miliardi di dollari e il 15% della domanda complessiva.
Il nerofumo recuperato funge da alternativa sostenibile al nerofumo vergine e ha il potenziale per sostituire il 10-20% del nerofumo vergine (a causa della sua qualità inferiore), equivalente a 250-550ktpa di RCb in Europa (~ 265-530 milioni di dollari).
Tuttavia, questa sostituzione è limitata dalla qualità inferiore di RcB rispetto a VcB. Garantire la coerenza e la qualità del prodotto è la sfida principale affrontata dai produttori di RcB. La coerenza del prodotto è il requisito fondamentale del cliente in quanto consente la perfetta integrazione di RCB nei processi industriali. La mancanza di controllo sulle materie prime può portare a variazioni sostanziali nella qualità della produzione di RcB. Inoltre, fornire RCb di alta qualità (privo di fibre/detriti) è un'altra sfida in quanto determina l'idoneità per applicazioni specifiche, ad esempio un elevato livello di impurità (ad esempio cenere e silice) può impedirne l'utilizzo per applicazioni sui battistrada degli pneumatici.
Per affrontare queste sfide, sono essenziali un rigoroso controllo sulle materie prime, test di laboratorio approfonditi e lo sviluppo di nuove tecnologie. La ricerca in corso mira a migliorare i processi di produzione e migliorare la qualità dell'RcB per ampliarne la gamma di applicazioni. In particolare, i recenti sviluppi indicano uno spostamento verso l'uso di materiali sostenibili negli pneumatici. Ad esempio, gli pneumatici Michelin per la MotoE 2022 incorporavano il 40% di materiali sostenibili, soddisfacendo al contempo criteri di sicurezza e prestazioni, tra cui velocità che raggiungono i 250 km/h, il che è un esempio del continuo miglioramento della qualità degli RCb.
Nel 2017, il comitato ASTM D36 ha stabilito un sistema di classificazione per la qualità del nerofumo recuperato tra N900 e N100 (dalla qualità peggiore alla migliore). Sia RCb che VcB possono essere impiegati in articoli meccanici in gomma e applicazioni sulla carcassa di pneumatici (N900<->N500). Tuttavia, l'RCb puro può essere utilizzato nei battistrada degli pneumatici (N300<->N100) solo se sottoposto a processi di aggiornamento. Applicazioni speciali come toner, inchiostri o polimeri (con rating superiore a N100) non sono ancora accessibili all'RCV, dati i requisiti di alta qualità.
Nel complesso, lo spettro di applicazioni per rCB si sta espandendo, grazie ai progressi nei processi di aggiornamento e miglioramento di rCB, avvicinandolo gradualmente alle applicazioni vCB.
La catena di fornitura del carbon black è composta da varie parti interessate e recentemente, con l'emergere di RcB e l'interesse che ha suscitato, è diventata più complessa. In origine, gli utilizzatori finali del nerofumo (produttori di pneumatici, gomma, prodotti chimici, plastica e inchiostri) acquistavano VCb da produttori come Cabot, Birla Carbon e Orion, che si riforniscono di materie prime dalle raffinerie di petrolio. L'introduzione del nerofumo recuperato ha rimodellato questa catena del valore, aggiungendo tre attori principali: fornitori di materie prime, produttori di nerofumo e addetti alla trasformazione.
I produttori di carbon black recuperato possono essere classificati in tre gruppi:
- I produttori di RCb grezzo forniscono carbone per pneumatici a basso valore, che richiede post-elaborazione e raffinazione per affrontare il mercato del carbonio nero.
- I produttori di RCb post-processati possono essere ulteriormente classificati in due tipi: operatori integrati che possiedono la tecnologia di pirolisi per il recupero del petrolio e dell'RCb; e operatori puri che possiedono l'impianto che gestiscono ma ottengono una licenza dai fornitori di tecnologia per eseguire il processo di produzione.
- Gli upgrader RCb acquisiscono RCb post-processato e grezzo e utilizzano metodi di attivazione del carbonio e lisciviazione delle ceneri per migliorare la qualità dell'RCb, producendo RCb di qualità speciale di alto valore.
Sono emersi due modelli di partnership strategiche per migliorare l'accesso a RcB per i clienti finali, tra cui Michelin, Goodyear e Pirelli, che sono anche consumatori di VcB.
- In primo luogo, le collaborazioni tra i produttori di VcB e RCB hanno consentito agli attori di RcB di sfruttare l'accesso al mercato degli operatori di VcB, mentre gli attori di VcB possono allinearsi agli obiettivi di sostenibilità. L'accordo a lungo termine tra Birla Carbon e Circtec dal 2021 illustra questo tipo di partnership.
- In secondo luogo, sono state istituite partnership commerciali tra produttori e utilizzatori finali per facilitare il co-sviluppo, allinearsi meglio alle esigenze dei clienti e, soprattutto, garantire la raccolta di RCb almeno durante la prima introduzione sul mercato. Un esempio di tale partnership è la collaborazione tra il produttore svedese di RCb Enviro Systems sostenuto da Antin Infrastructure Partners e Michelin. Antin ed Enviro sono entrati nella joint venture nel marzo del 2023 per costruire una serie di impianti in determinate aree geografiche europee. Antin è azionista di maggioranza della JV, Michelin è azionista di minoranza ed Enviro ha la possibilità di diventare un significativo azionista di minoranza. Michelin sostiene la JV firmando accordi di fornitura pluriennali riguardanti materiali riciclati provenienti dai primi stabilimenti istituiti. La joint venture ha firmato accordi pluriennali per la fornitura di pneumatici fuori uso e di scarto del nerofumo e dei prodotti petroliferi recuperati (contratti di prelievo garantiti per 5-10 anni con i principali produttori di pneumatici come Michelin, Nokian Tyres, Preem, ecc.). Nel febbraio 2024 hanno annunciato la decisione finale di investimento per un primo stabilimento a Uddevall (Svezia).
Oltre ai produttori di RCb, la catena del valore del carbon black include ora riciclatori di pneumatici fuori uso, che forniscono ai produttori di RCb le materie prime necessarie. In Europa, queste entità di riciclaggio sono organizzazioni senza scopo di lucro finanziate da produttori e importatori di pneumatici. Raccolgono un contributo ecologico, che nel 2023 ammonta a 1,40€ per pneumatico per auto trattato, detratto dalla vendita iniziale di pneumatici.
Per adempiere ai loro obblighi in materia di gestione degli pneumatici fuori uso, i principali produttori di pneumatici come Bridgestone, Continental, Goodyear, Pirelli e Michelin hanno istituito organizzazioni senza scopo di lucro nei paesi in cui operano per supervisionare la raccolta di pneumatici usati. Esempi di queste organizzazioni includono Aliapur in Francia (fondata nel 2003) o Ecopneus Scpa in Italia (fondata nel 2011). Questo efficiente sistema di raccolta, con un tasso di raccolta di quasi il 95%, è stato istituito in risposta alle direttive europee che hanno reso gli attori pubblici responsabili della regolamentazione un altro importante attore della catena del valore del carbon black. Uno degli enti pubblici più influenti che sovrintendono a questa catena è la DG Ambiente dell'Unione europea, che ha introdotto varie direttive nel corso degli anni. Nel 1999 ha vietato lo smaltimento in discarica di pneumatici usati; nel 2000 ha implementato misure per prevenire la generazione di rifiuti dai veicoli e dai loro componenti e nel 2006 ha introdotto il sistema di responsabilità estesa dei produttori, che attribuisce ai produttori di pneumatici la responsabilità della gestione dei pneumatici usati.
Le società di gestione dei rifiuti come Veolia e Suez svolgono un ruolo cruciale in questo processo di raccolta dei pneumatici, collaborando con officine, centri di riciclaggio dedicati, discariche pubbliche e stazioni di servizio per fornire pneumatici usati ai produttori di RCb.
Marubeni è inoltre entrata nel mercato RcB nel febbraio 2024 attraverso un investimento in RCB Nanotechnologies, una società con sede a Monaco che sta costruendo un impianto di purificazione chimica RcB per produrre Carbon Black recuperato da utilizzare nei pneumatici. Marubeni prevede di consolidare e strutturare una catena del valore sostenibile, dalle materie prime in gomma agli pneumatici.
Infine, l'interesse di diversi fondi di investimento per questo sostituto emergente, unito alle partnership strategiche che coinvolgono importanti attori del settore, evidenziano la crescente importanza di questo nuovo prodotto. Ad esempio, il produttore di RCb post-processato Klean Carbon ha collaborato con Niersberger Group, la principale società europea di ingegneria e costruzione di biogas, per sviluppare una tecnologia di pirolisi su scala commerciale all'interno dell'Unione europea. Inoltre, il fondo di investimento Antin Infrastructure Partners ha costituito una joint venture con Enviro Systems, con il supporto di Michelin, per creare il primo gruppo al mondo per il riciclaggio di pneumatici su larga scala. Infine, il progetto BlackCycle, un'iniziativa coordinata da Michelin e finanziata dall'UE, mira a creare un'economia circolare degli pneumatici in Europa.
L'impegno di vari produttori di pneumatici in materia di materiali riciclati e sostenibili aumenterà la domanda di RCb e l'interesse di molti altri nuovi operatori:
- Michelin e Bridgestone hanno condiviso in un white paper congiunto l'obiettivo di utilizzare materiali sostenibili al 100% negli pneumatici entro il 2050
- Fabien Gaboriaud, vicepresidente senior per i materiali sostenibili e la circolarità di Michelin, ha condiviso l'obiettivo di «40% di materiali sostenibili riciclati e rinnovabili entro il 2030»
Sebbene il mercato del carbonio nero recuperato appaia un mercato promettente e dinamico, diverse sfide ne ostacolano l'espansione, principalmente a causa della sua non ancora completa maturità tecnica.
La maggior parte delle tecnologie di pirolisi sono considerate sistemi dimostrativi (TRL-7, sulla scala Technological Readiness Level) o sistemi commerciali unici nel loro genere (TRL-8), che sono ancora troppo immaturi per la commercializzazione su larga scala (che richiede TRL-9).
La lenta integrazione dell'rCB nei nuovi prodotti da parte del settore costituisce un altro ostacolo all'espansione di RcB. In effetti, il processo di sviluppo di nuovi prodotti con nerofumo recuperato o di integrazione in prodotti esistenti ha richiesto tempi lunghi, che spesso hanno richiesto un decennio o più, come nel settore degli pneumatici. Le iniziative di sostenibilità aziendale, come l'impegno di Michelin a incorporare il 40% di materiali riciclati e sostenibili nella produzione di nuovi pneumatici entro il 2030 e il 100% entro il 2050, dovrebbero accelerare l'adozione del nerofumo recuperato nell'industria della gomma come valido sostituto del nerofumo vergine.
Infine, manca una standardizzazione in termini di test e classificazione dei prodotti per RcB. Nel 2017, è stato istituito il comitato ASTM D36 per delineare le differenze tra char, carbon black, carbon black grezzo recuperato e nerofumo recuperato. Inoltre, sono stati formati sottocomitati per sviluppare standard di qualità e sicurezza per i prodotti in nero di carbonio recuperato, nonché terminologia, linee guida, pratiche e metodi di prova. Ciò ha portato alla creazione di un sistema di classificazione che classifica la qualità del nerofumo recuperato su una scala da N900 a N100, determinandone l'idoneità per varie applicazioni. Sebbene questo sistema di classificazione aiuti a facilitare lo scambio tra produttori e acquirenti, le numerose distinzioni all'interno della gamma N900 e N100 possono complicare il sistema e rallentare lo sviluppo di prodotti standardizzati.
Oggi, in Europa, circa dodici attori stanno cercando di soddisfare la domanda di RcB. Insieme, hanno una capacità produttiva operativa di circa 20 kton all'anno. Il maggiore produttore è Circtec, un operatore integrato che ha stretto una partnership strategica con un importante produttore di VCb, Birla Carbon. Un altro importante produttore di RCb è la società quotata Pyrum Innovations AG, che ha recentemente unito le forze con BASF SE (il principale gruppo chimico) e Suez (lo specialista francese della gestione delle acque e dei rifiuti). Pyrum si sta posizionando come un attore significativo sul mercato degli RcB, con l'obiettivo di espandere la sua capacità produttiva del quadruplo entro il 2030.
Un altro attore importante nella produzione di RCb è la società svedese Enviro Systems, la cui tecnologia è stata acquisita da Antin Infrastructure Partners e mira a costruire cinque stabilimenti in Europa entro il 2030 con l'obiettivo di gestire un terzo degli pneumatici usati in Europa, con una produzione annua di quasi 70 kton di RCb. Enviro ha inoltre fissato l'ambizioso obiettivo di trattare 1.000 kton di pneumatici riciclati, di cui circa 300 kton sarebbero convertiti in RcB anche se in questa fase deve ancora delineare un piano industriale specifico.
I giocatori puri includono la società danese Elysium Nordic e la società inglese Wastefront. Sebbene i loro impianti siano ancora in fase di sviluppo, prevedono un aumento delle loro capacità di produzione. Elysium Nordic prevede una capacità produttiva annua di 12 ktpa mentre Wasterfront punta a circa 23 ktpa.
Nonostante la presenza di queste aziende promettenti e di numerose partnership, l'attuale offerta di RcB è notevolmente inferiore alla domanda esistente in Europa. L'offerta attuale è di circa ~20 ktpa mentre la domanda è compresa tra 250 e 550 ktpa. Le potenziali espansioni future degli attori più ambiziosi come Enviro potrebbero potenzialmente colmare il divario tra domanda e offerta.
È essenziale riconoscere le due aspettative significative per la traiettoria futura del settore RcB. Inizialmente avviato a un ritmo graduale, il settore sta ora avanzando verso la fase di industrializzazione e commercializzazione, con una forte ripresa. Si prevede un forte interesse man mano che il settore si espande, come dimostra l'emergere di impegni a lungo termine e accordi di sostituzione, che indicano un mercato maturo per la diffusione di massa della tecnologia.
Data la crescente dinamica della domanda, la capacità degli impianti esistenti, combinata con le capacità aggiuntive a breve termine annunciate e le ambizioni a lungo termine, non è in grado di soddisfare la domanda. Questa discrepanza rappresenta un'opportunità interessante per nuovi operatori di mercato e investitori. Le sfide immediate che devono essere affrontate comprendono la creazione di un quadro di supporto per un impegno duraturo e il raggiungimento della maturità tecnologica necessaria per una diffusione su larga scala, entrambi essenziali per sfruttare appieno il potenziale del settore.
Le prospettive sono promettenti poiché i progressi tecnologici e il crescente interesse del mercato aprono la strada a un settore più verde e sostenibile.
Il mercato del carbon black recuperato è ancora agli inizi e mostra promettenti segnali di crescita nel medio termine, in quanto è una delle principali leve di decarbonizzazione per l'industria degli pneumatici. Attualmente, gli attori del mercato non condividono una posizione comune su RcB: alcuni si stanno impegnando attivamente per sviluppare capacità ed essere all'avanguardia nel mercato, altri hanno fissato ambiziosi obiettivi di decarbonizzazione che includono (ma non solo) la produzione, il trasporto e l'uso di nerofumo. Infine, alcuni attori sono ancora riluttanti a posizionarsi, data la relativa incertezza che ci attende.
Il settore dovrebbe decollare una volta risolte le principali sfide normative e industriali, in particolare attraverso la standardizzazione del mercato e chiari obiettivi e meccanismi di sostenibilità, a cui oggi viene dedicata la maggior parte degli sforzi.
In considerazione del potenziale del mercato RcB, gli operatori che desiderano entrare in questo mercato non dovrebbero perdere di vista alcune considerazioni chiave.
Per i fornitori di ELT e le società di gestione dei rifiuti
- Chi saranno i pionieri di questo mercato emergente in cui la regolamentazione gioca un ruolo cruciale?
- Quali sono i mezzi più efficaci per catturare volumi sufficienti di ELT?
Per fornitori di tecnologia e produttori di RCb
- Quali sono i criteri di acquisto chiave e le strategie vincenti per commercializzare RcB in modo efficace?
- Quali tecnologie o innovazioni emergenti potrebbero rivoluzionare il settore RCb?
- Come gestire le sfide legate all'ottenimento di una materia prima costante di PLA e quali strategie dovrebbero essere messe in atto per mitigare i rischi di approvvigionamento?
- Quali sono i prerequisiti strategici necessari per supportare lo scale-up della produzione di cui l'industria ha tanto bisogno?
Per i produttori convenzionali di carbon black
- Che impatto ha la rivoluzione RCB sulla competitività e sul portafoglio di prodotti dei produttori di CB convenzionali?
- Come possono essere strutturate e sfruttate le potenziali partnership con i fornitori di ELT, i produttori di RCb e i destinatari?
- Quali attori del RcB sono rilevanti e aperti a una partnership?
Per i produttori di pneumatici
- Quali sono le principali tendenze di adozione del nerofumo recuperato nei prodotti futuri e i fattori chiave che influenzano il processo decisionale?
- Quali standard di qualità e prestazioni sono richiesti ai produttori di RCb per consentire un'efficace sostituzione e integrazione nei prodotti futuri?
Per regolatori
- Come possono essere ottimizzati i quadri normativi per facilitare la crescita sostenibile del mercato RcB?
- Quali meccanismi possono essere implementati per garantire il rispetto degli obiettivi di sostenibilità e la standardizzazione del mercato?
