Navi a impatto zero grazie all’ammoniaca

Alimentare il traffico navale con circa 200 milioni di tonnellate annue di ammoniaca per decarbonizzare il comparto, entro il 2050.

E’ quanto si è discusso nel corso del secondo Italian Workshop on Ammonia Energy, sponsorizzato da Fondazione NEST e dalla Sezione Italiana del Combustion Institute, che si è tenuto al Politecnico di Bari con l’organizzazione di PoliBa, Università di Perugia, Università di Pisa, Università di Roma La Sapienza e Università di Firenze, coordinati dall’Istituto STEMS di Napoli del Consiglio Nazionale delle Ricerche.

I vettori di energia “verdi” non sono altro che molecole utilizzate per immagazzinare le energie rinnovabili e trasportarle ovunque, e tra queste molecole, l’ammoniaca sta assumendo un ruolo strategico rilevante.

“Quello di cui abbiamo bisogno a livello mondiale, e in primis italiano, lo voglio ribadire, è aumentare la nostra capacità autonoma di generare energia pulita – commenta il presidente di Fondazione NEST e Rettore del Politecnico di Bari, Francesco Cupertino – Per questo tra le diverse attività di ricerca che Fondazione Nest sta portando avanti, per accelerare la transizione energetica, c’è quella sull’integrazione dei vettori energetici, e in questo la sperimentazione dell’ammoniaca verde è essenziale. A studiarla, con risultati molto incoraggianti, è in particolare lo Spoke 4 di Fondazione Nest che si occupa proprio di idrogeno verde e altri vettori a impatto zero. La nostra missione è supportare con la ricerca le scelte che ci condurranno a una vera transizione energetica, che è necessario compiere – sempre di più – in tempi rapidi”.

Perché puntare sull’ammoniaca nella transizione energetica

L’ammoniaca è la seconda sostanza chimica più prodotta al mondo, viene commerciata e scambiata a livello globale. Non contiene carbonio il che la rende a emissione di CO2 pari a zero. Inoltre rispetto all’idrogeno verde, ha la caratteristica poter essere trasportata e conservata con più facilità. Difatti l’idrogeno liquido a pressione atmosferica deve essere raffreddato a -253°C, mentre l’ammoniaca a pressione atmosferica può essere immagazzinata in forma liquida alla temperatura di -33°C.

Infine cosa da non sottovalutare, essendo già utilizzata come fertilizzante ha anche un altro vantaggio: una rete di infrastruttura di trasporto capillare esistente.

Come se non bastasse ha un potere calorifico per unità di volume di gran lunga maggiore di quello dell’idrogeno. L’ammoniaca liquida ha una densità di energia in volume di 12,7 MegaJoule per litro, mentre l’idrogeno liquido ha una densità di energia pari a 8,5 MegaJoule per litro.

I fattori avversi

Non è tutto solo positivo. Anche l’ammoniaca ha degli elementi avversi su cui la comunità internazionale sta facendo ricerca. Ad esempio che l’utilizzo dell’ammoniaca come vettore di energia è in competizione con il suo utilizzo come fertilizzante. Difatti affinchè possa diventare un combustibile verde servirebbe incrementarne la produzione dell’80% da qui al 2050. A livello di produzione mondiale significa arrivare dalle 183 milioni di tonnellate annue nel 2020 a 333 milioni di tonnellate annue nel 2050.

Per produrla da energia verde la comunità di ricerca internazionale ha individuato gli hub energetici da fonti rinnovabili del sud Europa come una zona chiave di produzione.

L’obiettivo è anche ridurne il costo di produzione del 30 % entro il 2050.

Altra problematica, superabile, è che, nel caso dell’utilizzo nei sistemi di combustione tradizionale (quindi ad esempio motori di navi e aerei),  porta ad un incremento di emissione di ossidi di azoto (NOx), da poche parti per milione a migliaia di parti per milione. Ma esistono efficaci e consolidate tecnologie di abbattimento degli NOx. Inoltre  nuove tecnologie permettono di realizzare la combustione limitando le emissioni nei limiti previsti dalle normative.

La ricerca in Italia

L’Italia è tra i Paesi dove la ricerca su questo vettore energetico del futuro è più avanzata, a livello internazionale.

• L’Istituto di Scienze e Tecnologie per l’Energia e la Mobilità Sostenibile del Consiglio Nazionale delle Ricerche sta portando avanti studi sull’utilizzo di ammoniaca in sistemi di combustione avanzata, come la combustione MILD o senza fiamma, e nei motori navali sono da qualche anno in atto presso
• L’Università di Perugia e l’Università di Pisa sono al lavoro su studi pionieristici sull’utilizzo di ammoniaca nelle celle a combustibile e nei motori a combustione interna e sulla generazione di ammoniaca verde.
• Il Politecnico di Bari, l’Università di Firenze e l’Università di Roma La Sapienza sono focalizzate su studi numerici avanzati per il design e l’ottimizzazione dei processi di combustione dell’ammoniaca.