L’ammoniaca, un gas facilmente trasformabile in liquido, grazie a lievi alterazioni della pressione e della temperatura. Composto di un atomo di azoto e tre di idrogeno (NH3), da diversi anni è oggetto di studi
Con quali “domande”? L’obiettivo è quello di itulizzare l’ammoniaca per immagazzinare energia dal momento che è una delle molecole contenenti la maggior quantità di idrogeno ancora utilizzabile come combustibile, seconda in questo solo al metano.
Il traguardo è dunque importante: avvicinare allo zero l’utilizzo dei combustibili fossili, attraverso la ricerca di nuovi carburanti “green” per una mobilità a basse o zero emissioni nocive. L’ammoniaca potrebbe essere una nuova fonte energetica per far girare i nostri motori con un limitato impatto sull’atmosfera.
Già durante il secondo conflitto mondiale, essendo insufficienti benzina e gasolio, l’ammoniaca venne utilizzata come combustibile e nel 2012 l’Università di Pisa dimostrò il suo utilizzo per mettere in moto un furgone.
Un futuro “green” per le navi?
La prestigiosa istituzione scientifica britannica, La Royal Society, ha pubblicato il policy briefing nel quale prende in considerazione le opportunità e le sfide legate alla produzione e all’uso futuro dell’ammoniaca 100% rinnovabile e zero-carbon verso la transizione energetica prevista in Europa entro il 2050.
Le navi oceaniche potrebbero essere alimentate dall’ammoniaca già entro 10 anni e questo contribuirebbe a risolvere un problema enorme, visto che i trasporti marittimi attualmente producono circa il 2% delle emissioni globali di CO2, quasi quanto l’intera economia tedesca.
Secondo la Royal Society l’ammoniaca green potrebbe aver un grande futuro: “La produzione di ammoniaca verde potrebbe offrire ulteriori opzioni per il passaggio alle emissioni net-zero di biossido di carbonio”.
Che sarebbero:
Accumulo di energia
- l’ammoniaca può essere facilmente immagazzinata come liquido a pressioni modeste (10 – 15 bar) o refrigerata a -33° C. Questo lo rende un deposito chimico ideale per le energie rinnovabili. C’è una rete di distribuzione esistente, nella quale l’ammoniaca viene stoccata in grandi serbatoi refrigerati e trasportata in tutto il mondo da condotte, autocisterne e navi.
Carburante zero-carbon
- l’ammoniaca può essere bruciata in un motore o utilizzata in una cella a combustibile per produrre aelettricità. Se utilizzati, gli unici sottoprodotti dell’ammoniaca sono acqua e azoto. E’ probabile che l’industria marittima inizi ad adottarla presto, sostituendo l’utilizzo di olio combustibile nei motori marini.
Vettore di idrogeno
- esistono applicazioni in cui viene utilizzato idrogeno gassoso (ad esempio nelle celle a combustibile PEM, cella a combustibile a membrana a scambio protonico), tuttavia l’idrogeno è difficile e costoso da stoccare (perché necessita di serbatoi criogenici o di cilindri ad alta pressione).
Un nuovo ruolo per l’ammoniaca: fare da accumulatore di energia rinnovabile. Procedimento “green”?
L’attuale produzione di ammoniaca non è un procedimento “green”. Infatti viene comunemente prodotta da metano, acqua e aria, utilizzando lo Steam methane reforming (SMR)(per produrre l’idrogeno) e il Processo Haber-Bosch.
La Royal Society ricorda che un modo per produrre ammoniaca green è quello di utilizzare l’idrogeno prodotto dall’elettrolisi dell’acqua e l’azoto separato dall’aria. Questi vengono quindi inseriti nel processo di Haber (noto anche come Processo_Haber-Bosch ), tutto alimentato da elettricità sostenibile. Nel processo Haber, l’idrogeno e l’azoto vengono fatti reagire insieme ad alte temperature e pressioni per produrre ammoniaca, NH3.
Circa il 90% dell’anidride carbonica prodotta proviene dal processo SMR che consuma molta energia e produce circa l’1,8% delle emissioni globali di anidride carbonica. Quindi, ridurre la quantità di CO2 emessa durante il processo di produzione dell’ammoniaca è fondamentale per raggiungere gli obiettivi net-zero entro il 2050.
L’International maritime organization dell’Onu punta a dimezzare le emissioni del trasporto marittimo internazionale entro il 2050 rispetto al 2008. Un gruppo di grandi armatori è disponibile a pagare 2 dollari per ogni tonnellata di carburante delle navi per sostenere la ricerca sui motori puliti.
C’è ancora molto da fare però
Perchè se è vero che l’ammoniaca non produce emissioni di CO2 è anche vero che produce ossidi di azoto, che sono un potente gas serra e lo stesso rapporto ammette che bisognerà sviluppare ulteriormente la tecnologia per far fronte a questo problema.
Il principale autore del policy briefing della Royal Society, Bill David, ha detto alla BBC che “L’ammoniaca è l’unico combustibile zero-carbon che ci porterà attraverso gli oceani”. Ma ha anche avvertito che “In termini di emissioni dei processi industriali, l’ammoniaca arriva solo dopo cemento e acciaio, quindi dobbiamo decarbonizzare la produzione di ammoniaca”.
Fonti di ricerca:
- Royal Society
- Man Energy Solutions
- Pacific Northwest National Laboratory di Richmond
- Rice University di Houston (Texas)
- Rapporto “Absolute Zero”
- Science and Technology Facilities Council delle Università di Oxford e Cardiff
- Japanese National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
- The University of Melbourne
