In una cartiera finlandese, da qualche mese, il vapore che essicca la carta non nasce più bruciando gas. Nasce dentro una macchina grande quanto un capannone che preleva calore di scarto a temperatura bassissima — appena 10-20°C, quello che normalmente finirebbe disperso nell'aria o nell'acqua di scarico — e lo comprime fino a trasformarlo in vapore surriscaldato a 150-180°C. È la pompa di calore industriale più grande mai costruita per la produzione di vapore, realizzata dall'azienda italiana Turboden (gruppo Mitsubishi Heavy Industries, sede a Brescia) per lo stabilimento di delfort, produttore austriaco di carte speciali, a Tervakoski, in Finlandia. L'impianto è entrato in funzione a metà febbraio 2026 e, secondo l'azienda, sta già superando le prestazioni garantite in fase di progetto.
TRL 9 — Tecnologia matura/commerciale: impianto reale in esercizio continuativo presso il cliente, con prestazioni misurate sul campo
Impatto potenziale: alto
Il problema: la carta si asciuga bruciando gas
Nella produzione della carta, l'essiccazione del foglio dopo la formazione in macchina continua è di gran lunga la fase più energivora: da sola rappresenta oltre i due terzi dell'energia complessiva impiegata in cartiera. Per generare il vapore necessario a questo processo, gli stabilimenti ricorrono quasi sempre a caldaie alimentate a gas naturale, con emissioni dirette di CO2 proporzionali al calore prodotto. Il settore cartario pesava da solo circa il 2% delle emissioni globali di CO2 dell'industria nel 2021, con una domanda di carta per imballaggio e uso domestico che secondo le proiezioni di settore continuerà a crescere di circa il 2% l'anno fino al 2030: elettrificare la produzione di vapore, sostituendo il gas con elettricità a basse emissioni, è quindi uno dei nodi più concreti per decarbonizzare un comparto industriale "hard-to-abate" di dimensioni tutt'altro che marginali.
Come funziona: dal calore di scarto al vapore surriscaldato
La tecnologia installata a Tervakoski è una Large Heat Pump (LHP) abbinata a un sistema di ricompressione meccanica del vapore (MVR, mechanical vapor recompression). Il principio di fondo è lo stesso di un normale frigorifero o di una pompa di calore domestica, ma capovolto di scala: un fluido refrigerante assorbe calore a bassa temperatura dal processo produttivo — nel caso di una cartiera, l'aria calda e umida espulsa dalle sezioni di essiccazione, o le acque di processo — e lo cede, dopo compressione meccanica, a temperatura molto più alta sotto forma di vapore pronto per essere reimpiegato nello stesso ciclo produttivo. L'accoppiamento con l'MVR permette di recuperare e "rilanciare" anche il vapore a bassa pressione già presente nel processo, aumentando ulteriormente l'efficienza complessiva del recupero.
Il fluido di lavoro scelto da Turboden per questa famiglia di impianti è l'isobutano (R600a) — in altri progetti della stessa linea di prodotto viene usato anche l'isopentano (R601a) — un refrigerante naturale a idrocarburi, con un potenziale di riscaldamento globale (GWP) trascurabile rispetto ai gas fluorurati di sintesi oggi in fase di progressiva eliminazione per effetto della normativa europea F-Gas. È una scelta che paga sul fronte ambientale, ma richiede naturalmente accorgimenti impiantistici specifici per la gestione della sua infiammabilità, esattamente come si è visto in altri progetti recenti su pompe di calore a refrigeranti naturali.
I numeri dell'impianto di Tervakoski
L'unità installata da Turboden genera 12 MW termici di vapore surriscaldato, pari a circa 20 tonnellate di vapore all'ora, a una pressione di 3,4 bar assoluti e una temperatura di uscita compresa tra 150 e 180°C. Il coefficiente di prestazione (COP) misurato sul campo è di circa 2,2, il 10% sopra il valore garantito in fase contrattuale di 2,0: significa che per ogni unità di elettricità impiegata per far funzionare il compressore, l'impianto restituisce oltre due unità di calore utile, recuperandone la parte restante dal calore di scarto a bassa temperatura. Turboden dichiara una riduzione delle emissioni dirette (Scope 1) di circa 19.000 tonnellate di CO2 all'anno per questo specifico impianto, ottenuta sostituendo la produzione di vapore da caldaia a gas con calore elettrificato da fonte a basse emissioni. Il progetto, che ha richiesto un investimento stimato in circa 50 milioni di euro, ha beneficiato di un cofinanziamento del ministero degli Affari economici e dell'Occupazione finlandese e del programma europeo NextGenerationEU, e ha dovuto affrontare un vincolo non banale: l'installazione doveva stare negli spazi già esistenti dello stabilimento, il che ha richiesto una progettazione su misura per integrare in modo compatto sia la sezione a pompa di calore sia quella di ricompressione del vapore.
Non un caso isolato: la strategia di Turboden sul calore industriale
L'impianto di Tervakoski non è un progetto a sé stante, ma il punto più avanzato di una linea di prodotto che Turboden — in collaborazione con Mitsubishi Heavy Industries Compressor Corporation per la componentistica di compressione — sta portando avanti da anni nei settori industriali a più alta intensità termica: oltre alla carta, l'azienda cita esplicitamente applicazioni allo studio anche per la siderurgia. In un altro progetto europeo per un diverso gruppo cartario, sempre con tecnologia Turboden, l'azienda stima un risparmio annuo fino a 23.200 tonnellate di CO2, a conferma che il potenziale di riduzione delle emissioni non si limita al singolo impianto finlandese ma è replicabile su scala di settore. Secondo le stime citate dal gruppo, l'abbinamento di pompa di calore e ricompressione del vapore potrebbe, in condizioni favorevoli, più che dimezzare l'energia necessaria per l'essiccazione della carta rispetto a un ciclo tradizionale a caldaia.
Il dato di contesto industriale non è secondario: Turboden è un'azienda italiana, fondata a Brescia e oggi controllata dal gruppo giapponese Mitsubishi Heavy Industries, che negli ultimi vent'anni si è costruita una posizione di rilievo internazionale prima nel settore dei cicli ORC (Organic Rankine Cycle) per la generazione elettrica da calore di scarto e geotermia, e più di recente proprio nelle pompe di calore industriali di grande taglia. Il progetto di Tervakoski, per quanto realizzato all'estero, è quindi anche un caso di tecnologia italiana all'avanguardia in un segmento — l'elettrificazione del calore di processo industriale ad alta temperatura — che resta tra i più difficili da decarbonizzare a livello globale.
Perché interessa il settore
Il calore di processo industriale è responsabile di una quota consistente delle emissioni manifatturiere globali, ed è al tempo stesso uno degli ambiti in cui l'elettrificazione diretta è tecnicamente più complessa: servono temperature elevate, portate di vapore ingenti e continuità di esercizio ventiquattr'ore su ventiquattro, condizioni che per anni hanno reso il gas naturale l'opzione più semplice anche per le aziende con obiettivi di decarbonizzazione dichiarati. Un impianto da 12 MW termici che genera vapore a 150-180°C con un COP superiore a 2, operativo in un contesto industriale reale e non in un progetto dimostrativo, sposta la pompa di calore industriale di grande taglia da tecnologia emergente a opzione impiantistica concreta anche per processi che finora sembravano fuori portata per l'elettrificazione diretta. Resta da vedere se il costo dell'investimento — attorno ai 50 milioni di euro per un singolo impianto da 12 MW — e la disponibilità di elettricità a basso costo e basse emissioni renderanno questa soluzione economicamente competitiva su larga scala anche senza il sostegno di fondi pubblici come quelli che hanno accompagnato il progetto finlandese; ma la dimostrazione tecnica, a questo punto, è già acquisita.
Fonti:
- Turboden, "Turboden Successfully Starts Up the World's Largest Steam-Producing Heat Pump, Setting a New Benchmark for Industrial Decarbonization"
- pv magazine, "World's largest steam-producing heat pump comes online in Finland"
- Cooling Post, "Turboden claims largest steam-producing heat pump"
- Natural Refrigerants, "Turboden Starts Up 'World's Largest Steam-Producing Heat Pump,' Which Uses Isobutane Refrigerant"
- Spectra by Mitsubishi Heavy Industries, "The large heat pumps transforming gas-intensive industries like pulp and paper"
