Low carbon materials: che cosa sono?
I low carbon materials ovvero materiali a basse emissioni di carbonio, sono materiali prodotti attraverso processi industriali che generano una quantità ridotta di emissioni di gas serra rispetto alle alternative tradizionali. L’obiettivo dei low carbon materials è di abbattere l’impronta di carbonio lungo l’intero ciclo di vita, dalla produzione all’utilizzo fino allo smaltimento.
Nella categoria dei low carbon materials rientrano
- cemento e acciaio low carbon, realizzati con tecniche innovative di produzione e riciclo;
- materiali biobased, derivati da fonti rinnovabili;
- materiali riciclati che riducono il consumo di risorse primarie.
L’adozione dei low carbon materials è cruciale per la decarbonizzazione in generale, decarbonizzazione dei settori hard-to-abate, come edilizia e manifattura, per la costruzione di un nuovo rapporto tra decarbonizzazione e competitività industriale e per dare vita a un’economia sostenibile.
Affrontiamo il tema dei low carbon materials grazie al contributo che arriva dal report “Looking upstream: A path to unlocking low-carbon, circular materials” di McKynsey & Company
Le catene del valore dei materiali e i low carbon materials
Le catene del valore dei materiali, complesse e globali, generano circa il 20% delle emissioni globali di gas serra (GHG). Per raggiungere gli obiettivi di zero emissioni nette, è in atto una “transizione dei materiali” parallela a quelle energetica e della mobilità. Impegni aziendali per la neutralità carbonica e la circolarità, normative governative e la crescente domanda dei consumatori spingono verso i Low Carbon Materials e l’adozione di un’economia circolare, rafforzando in modo fondamentale il loro business case.
Perché è necessario disporre di una visione integrata delle catene del valore?
Tuttavia, le aziende spesso faticano a costruire una visione integrata delle catene del valore dei materiali, a causa dell’ampia gamma di materiali utilizzati e della visibilità limitata sui driver operativi e sulle interdipendenze, specialmente a monte della catena. Le opportunità di decarbonizzazione e circolarità in materiali come plastiche, rame, alluminio, elementi delle terre rare e vetro, sono un supporto fondamentale per le aziende nel percorso per raggiungere gli obiettivi di emissione, gestire risorse limitate e soddisfare la circolarità in modo efficiente.
Qual è l’impatto dei materiali sulle emissioni globali?
La produzione di materiali è responsabile di circa il 20% delle emissioni globali di GHG, rendendo la loro decarbonizzazione un obiettivo critico. L’intensità e la localizzazione delle emissioni variano significativamente per tipo di materiale. Ad esempio, per alluminio e rame, la decarbonizzazione delle emissioni di Scope 2 (dall’elettricità) è cruciale. Per l’acciaio e il nichel, invece, è fondamentale affrontare le emissioni di Scope 1 (di processo e da combustibili).
Nel 2021, i principali contributori alle emissioni GHG legate ai materiali sono stati:
- Ferro e acciaio: 7,0 Gt di CO2
- Cemento: 5,0 Gt di CO2
- Carbone e altri minerali energetici: 3,0–4,0 Gt di CO2
- Plastiche: 3,0 Gt di CO2
- Alluminio: 0,5 Gt di CO2
- Rame, materiali per batterie e preziosi, vetro, altri chimici/miniere/metalli: contributi minori ma significativi (~0,1-1,0 Gt di CO2 ciascuno).
La lavorazione (processing) costituisce la maggior parte delle emissioni primarie per molti materiali. Per l’alluminio, circa 15 tonnellate di CO2 per tonnellata di materiale sono legate all’elettricità, mentre per l’acciaio (~2 t CO2/t) le emissioni da combustibile e processo sono predominanti.
Perché si deve agire sulla catena del valore dei materiali?
La complessità delle catene del valore dei materiali, che si estendono a livello globale, rappresenta una sfida intrinseca. Le aziende faticano a ottenere una prospettiva integrata a causa dell’ampia varietà di materiali impiegati e della scarsa visibilità sui fattori operativi e sulle interdipendenze a monte. Questo è particolarmente vero per settori chiave come plastiche, rame, alluminio, elementi delle terre rare e vetro, per i quali è essenziale individuare le principali fonti di emissione, i pool inesplorati di materiali circolari e le vie di decarbonizzazione con la loro fattibilità tecnica ed economica.
Come evolve la domanda e l’offerta di low carbon materials?
Nei prossimi anni, la domanda di Low Carbon Materials e materiali circolari supererà l’offerta. La crescita è accelerata da tecnologie a basso carbonio che richiedono maggiore intensità di materiali (es. solare ed eolico richiedono 1.4-6.3 volte più materiali) e dalla necessità di litio e terre rare. Nonostante l’abbondanza geologica di molti materiali, è incerto quanto rapidamente la capacità produttiva (specialmente per i materiali a basso carbonio o circolari) e le infrastrutture di supporto possano essere aggiunte per soddisfare questa domanda crescente, causando già picchi di prezzo.
Il ruolo dei materiali riciclati a basso tenore di carbonio
Per i materiali riciclati e a basso tenore di carbonio, persiste l’incertezza sui “premi verdi” (costi aggiuntivi per prodotti sostenibili) di fronte a costi materiali già in aumento, richiedendo alle aziende di garantire le forniture. Si prevede che la maggior parte dei materiali a basso carbonio e riciclati diventerà scarsa nei prossimi cinque-dieci anni. La lenta maturazione di un mercato premium e la comprensione dell’economia unitaria sono colli di bottiglia per uno sviluppo più ampio.
Quali sono le principali leve di decarbonizzazione per i materiali?
La decarbonizzazione delle catene del valore richiede un approccio end-to-end, mirato ai punti caldi di emissione di ogni merce. Diverse leve di abbattimento possono essere applicate a diverse catene del valore:
- Elettricità rinnovabile: Componente fondamentale in quasi tutti gli sforzi di decarbonizzazione.
- Trasparenza del carbonio: Cruciale per informare le leve di abbattimento specifiche del settore e del materiale.
- Adattamenti di processo: Modifiche ai processi produttivi per ridurre le emissioni.
- Approvvigionamento di materiali e beni di consumo a basso tenore di carbonio: Sourcing di input con una minore impronta di carbonio.
- Riciclo: Un pilastro fondamentale per affrontare le emissioni in diverse industrie e catene del valore.
Low Carbon Materials: dai materiali alla carbon intelligence
La decarbonizzazione dei prodotti passa sempre più dalla scelta dei materiali. Il ruolo dei Low Carbon Materials diventa particolarmente importante se messo in relazione con tre concetti strettamente collegati:
- carbon footprint
- Product Carbon Footprint
- carbon intelligence
Low Carbon Materials e carbon footprint
La carbon footprint misura l’insieme delle emissioni di gas serra attribuibili a un’organizzazione, un’attività, un prodotto o un servizio. Quando si parla di materiali, assume particolare rilevanza il cosiddetto embodied carbon, ovvero le emissioni incorporate associate alla produzione e alle altre fasi del ciclo di vita considerate.
Materie prime come acciaio, cemento, alluminio, vetro e plastiche possono rappresentare una componente importante delle emissioni incorporate nei prodotti finali. Per questo la sostituzione di materiali convenzionali con alternative a minore intensità carbonica costituisce una delle leve attraverso cui diminuire la carbon footprint.
Un materiale low carbon non deve però essere definito soltanto sulla base di una caratteristica specifica, come la presenza di materiale riciclato. Per stabilirne l’effettivo beneficio climatico è necessario valutarne le emissioni lungo un perimetro di ciclo di vita chiaramente definito.
Il Product Carbon Footprint misura l’effetto dei materiali
È qui che entra in gioco il Product Carbon Footprint (PCF). Il PCF quantifica le emissioni di gas serra associate a uno specifico prodotto e permette quindi di misurare quanto la scelta dei materiali incida sulla sua impronta climatica.
Il calcolo può essere effettuato secondo un approccio cradle-to-gate, considerando le fasi fino all’uscita del prodotto dallo stabilimento, oppure cradle-to-grave, estendendo l’analisi all’intero ciclo di vita, comprese la fase di utilizzo e la gestione del fine vita.
Immaginiamo, ad esempio, che la produzione di un componente richieda acciaio, alluminio, plastica ed energia. Il PCF permette di attribuire a ciascuno di questi elementi il relativo contributo emissivo e di capire quali incidano maggiormente sul risultato finale.
Dai carbon hotspot ai materiali low carbon
L’analisi permette così di individuare i carbon hotspot, ovvero le componenti o le fasi che contribuiscono maggiormente all’impronta carbonica. Se il 60% del PCF di un prodotto deriva dalle materie prime, l’intervento più efficace potrebbe non essere una riduzione marginale dei consumi energetici dello stabilimento, ma la sostituzione dei materiali maggiormente emissivi con alternative low carbon.
È un principio particolarmente evidente nell’edilizia. Secondo WBCSD, nei casi analizzati dall’organizzazione pochi materiali possono concentrare una quota molto elevata dell’embodied carbon di un edificio.
Il PCF permette di confrontare materiali diversi
Il Product Carbon Footprint può quindi diventare uno strumento per valutare differenti alternative già durante la progettazione. Un’impresa può simulare cosa accadrebbe all’impronta carbonica del proprio prodotto sostituendo un materiale vergine con uno riciclato, acquistando acciaio prodotto attraverso processi meno emissivi oppure scegliendo un materiale differente con caratteristiche funzionali equivalenti. Il confronto deve tuttavia avvenire utilizzando metodologie, confini e unità funzionali coerenti. L’OCSE evidenzia come differenze nelle metodologie di carbon accounting possano compromettere la comparabilità tra prodotti e impedire alle soluzioni effettivamente meno carbon intensive di essere correttamente valorizzate dal mercato.
Dalla misurazione alla carbon intelligence
La carbon intelligence rappresenta il passaggio successivo. Non si limita a stabilire quante emissioni sono associate a un prodotto, ma utilizza il dato carbonico per orientare le decisioni. Il PCF può essere integrato con informazioni su costi, fornitori, materiali, consumi energetici, produzione, logistica e caratteristiche tecniche del prodotto.
In questo modo l’impresa può valutare contemporaneamente più variabili. Un materiale può presentare un PCF inferiore ma avere un prezzo maggiore; un altro può offrire un vantaggio carbonico più limitato ma essere immediatamente disponibile; una soluzione può richiedere meno materiale mantenendo le stesse prestazioni.
La carbon intelligence permette di trasformare questi dati in scenari decisionali.
Carbon intelligence e procurement low carbon
Una delle applicazioni più interessanti riguarda il procurement. Se i fornitori mettono a disposizione PCF sufficientemente affidabili e comparabili, l’azienda può integrare l’intensità carbonica nei criteri utilizzati per selezionare materie prime e componenti. Il buyer non valuta più soltanto prezzo, qualità, quantità e tempi di consegna, ma può aggiungere una nuova variabile: le emissioni incorporate.
In questo modo la carbon intelligence permette di costruire strategie di low-carbon procurement, indirizzando progressivamente la domanda verso materiali caratterizzati da un’impronta inferiore.
Il Product Carbon Footprint del fornitore assume così una doppia funzione: misura le emissioni del materiale acquistato e alimenta il calcolo delle emissioni della supply chain dell’impresa cliente. L
Dal materiale low carbon al prodotto low carbon
Il rapporto tra questi concetti può quindi essere letto come una vera e propria catena del dato carbonico. Il Low Carbon Material rappresenta la leva fisica della decarbonizzazione: modificando materiali e processi si riducono concretamente le emissioni incorporate.
Il Product Carbon Footprint permette di misurare l’effetto di questa scelta sull’impronta del prodotto.
La carbon intelligence utilizza infine PCF, dati dei fornitori e informazioni operative per capire quale scelta permetta di ottenere il migliore risultato in termini di emissioni, costi, prestazioni e obiettivi aziendali.
Il carbonio diventa un criterio di progettazione
Questa integrazione modifica anche il ruolo della sostenibilità nello sviluppo dei prodotti.
Tradizionalmente la carbon footprint viene calcolata quando il prodotto e il relativo processo produttivo sono già definiti. Un approccio basato sulla carbon intelligence permette invece di portare il carbonio a monte, nella fase di progettazione.
Designer, ingegneri e procurement possono confrontare preventivamente materiali e configurazioni differenti e valutare il loro impatto sul PCF finale.
Il dato ambientale passa così da strumento di rendicontazione a parametro di progettazione, accanto a costo, peso, resistenza, qualità e performance.
È proprio questa relazione tra Low Carbon Materials, Product Carbon Footprint e carbon intelligence a rendere possibile un passaggio fondamentale nelle strategie di decarbonizzazione: non limitarsi a misurare le emissioni generate da un prodotto, ma utilizzare i dati per riprogettarlo e ridurne concretamente l’impronta.
La sostenibilità entra così nelle decisioni industriali: i materiali low carbon rappresentano una delle possibili soluzioni, il PCF ne misura l’effetto e la carbon intelligence permette di scegliere dove, come e con quali priorità intervenire.
Quale ruolo può svolgere l’economia circolare?
La circolarità ha a sua volta un potenziale significativo per la riduzione delle emissioni. Per aumentare il contenuto riciclato nei prodotti, le aziende devono comprendere barriere e sblocchi, concentrandosi sull’accesso a nuovi pool secondari anziché competere per le forniture esistenti, già scarse.
Come gestire l’accesso agli scarti e ai materiali riciclati?
L’accesso agli scarti e ai materiali riciclati è fondamentale. Le analisi evidenziano cinque temi intersettoriali per i materiali secondari:
- Scarti pre- e post-consumo: Il riciclo degli scarti pre-consumo è vicino ai limiti tecnici (oltre l’80% entro il 2035 con investimenti adeguati). Le aziende dovranno quindi attingere a nuovi pool di scarti post-consumo o migliorare l’uso di quelli esistenti, evitando il “downcycling”. La mescolanza di materiali come l’alluminio nei processi di fabbricazione limita il recupero di leghe specifiche, aprendo opportunità per diversificare l’offerta e coinvolgere nuovi stakeholder.
- Raccolta: L’aumento della raccolta è un fattore abilitante per l’accesso a flussi di materiali incrementali, specialmente per applicazioni non industriali (es. rifiuti elettronici). Le aziende possono attingere a volumi aggiuntivi tramite partnership e lo sviluppo di canali specifici per il riciclo dei rifiuti elettronici.
Come superare le tradizionali barriere alla circolarità?
- Tecnologia: È cruciale per il riciclo avanzato. Esempi includono tecnologie di smontaggio (per terre rare da elettronica), selezione avanzata (per scarti di alluminio o plastica) e recupero a base di monomeri/solventi per plastiche di qualità vergine. È essenziale che queste tecnologie scalino e diventino competitive in termini di costi, considerando il loro impatto ambientale (es. pirolisi può generare emissioni simili al materiale vergine, a differenza del riciclo meccanico).
- Alleanze: La collaborazione tra gli stakeholder della catena del valore è necessaria per realizzare il valore dei complessi flussi di materiali post-consumo. Accordi di offtake per aggregare la domanda e diversificare il rischio, o l’integrazione a circuito chiuso, possono migliorare l’economia unitaria e ridurre i costi di produzione.
- Strategie multimateriale: Approcci che mirano a recuperare più tipi di materiali contemporaneamente (es. da schede a circuito stampato) diventeranno più interessanti dove il valore principale è già stato estratto ma rimangono materiali critici. Queste strategie richiedono integrazione con le catene del valore esistenti per essere competitive.
Quali sono le regole dell’economia dei materiali secondari?
Nuovi pool di materiali secondari possono essere marginalmente più costosi rispetto ai materiali primari oggi. Tuttavia, per un business case favorevole, gli attori del riciclo devono mitigare i costi principali (raccolta, smontaggio, smistamento, lavorazione) tramite sviluppo tecnologico, aumento di scala, reti logistiche efficienti e partnership.
L’aumento delle forniture e l’incremento dei costi del carbonio (in alcune regioni), insieme a normative favorevoli (come l’EU Battery Passport, il Critical Raw Materials Act e la Direttiva sui Veicoli Fuori Uso), dovrebbero rendere i materiali riciclati più competitivi rispetto alle alternative convenzionali. Il risparmio sui costi del carbonio può infatti compensare i maggiori costi dei materiali secondari. Ad esempio, con un costo del carbonio di $100 per tonnellata di CO2, il 5-10% di costo aggiuntivo per l’alluminio o l’acciaio inossidabile secondari è ampiamente giustificato.
Perché per i low carbon materials servono nuove forme di collaborazione?
La creazione di Low Carbon Materials e materiali circolari per prodotti complessi richiede la collaborazione di molteplici catene del valore. Per scalare le soluzioni e affrontare le sfide legate alla disponibilità e al costo dei materiali, la collaborazione sarà fondamentale. Che si tratti di sviluppare nuove tecnologie di riciclo, ottimizzare la raccolta e la selezione, o formare alleanze per la gestione dei flussi di materiali post-consumo, nessun attore può agire efficacemente da solo. La condivisione di conoscenze, risorse e rischi tra diversi settori e livelli della catena del valore è la chiave per accelerare la transizione verso un’economia più sostenibile e circolare.
Articolo aggiornato il 25 agosto 2026
