L’ammoniaca ha un elevato potenziale come vettore di idrogeno verde
L’energia rinnovabile proveniente da parchi eolici o pannelli solari può essere irregolare e richiede una notevole capacità di stoccaggio per livellare l’offerta. L’ammoniaca ricca di idrogeno è facile da trasportare e da stoccare a lungo in grandi quantità. Ciò la rende un potenziale vettore di idrogeno verde da utilizzare nei veicoli elettrici e nella produzione di energia, nonché come possibile combustibile per i motori a combustione interna e per le celle a combustibile a ossidi solidi per produrre energia. L’ammoniaca è priva di carbonio. «Ciò significa che è possibile sviluppare ammoniaca e trasportarla, e successivamente, quando la si decompone, non emette anidride carbonica nell’atmosfera», spiega José Luis Viviente, coordinatore del progetto ARENHA(si apre in una nuova finestra), che è anche responsabile del progetto e ricercatore senior presso TECNALIA(si apre in una nuova finestra), un centro di sviluppo tecnologico in Spagna. «Abbiamo dimostrato con successo che l’ammoniaca può essere utilizzata come vettore di idrogeno», afferma l’autore. Il progetto ha anche sviluppato diversi prototipi innovativi. «Abbiamo coperto l’intera catena del valore a diversi livelli: dall’energia alle fonti rinnovabili fino all’ammoniaca. Abbiamo dimostrato tecnologie innovative per la produzione di idrogeno, la sintesi dell’ammoniaca e il cracking dell’ammoniaca con potenziali applicazioni nella mobilità, nella generazione di energia, nell’industria e nell’integrazione delle energie rinnovabili», spiega.
Facilità di trasporto e stoccaggio dell’ammoniaca
«L’ammoniaca viene utilizzata per produrre fertilizzanti, quindi è già conosciuta nel settore», osserva il ricercatore. «L’infrastruttura per stoccarla e trasportarla è nota, ma dobbiamo passare alla produzione di ammoniaca verde». Il trasporto e lo stoccaggio dell’ammoniaca presentano un vantaggio rispetto all’idrogeno: l’ammoniaca è liquida a meno 35 gradi alla pressione atmosferica standard, mentre l’idrogeno liquido deve trovarsi a meno 253 gradi sotto la temperatura ambiente, il che ne rende più difficile il trasporto. «Ma grazie all’ammoniaca, l’idrogeno verde può essere prodotto in luoghi con energia rinnovabile a basso costo e trasportato in altri paesi. Oppure si può portare l’ammoniaca in luoghi dove non ci sono tubature per il trasporto dell’idrogeno», spiega.
Sviluppo di prototipi di elettrolizzatori di successo
Il progetto ha sviluppato prototipi di due tipi di elettrolizzatori a ossido solido. «Siamo riusciti a migliorare le proprietà, modificando la microstruttura e i materiali, riducendo la potenza necessaria per produrre una quantità fissa di idrogeno», osserva il ricercatore. Ciò ha permesso di trasferire uno dei prototipi a Nucera(si apre in una nuova finestra), fornitore leader di tecnologie per l’idrogeno verde, per lo sviluppo di una produzione su larga scala per il mercato.
Prototipo di sintesi dell’ammoniaca
Un terzo prototipo per la sintesi dell’ammoniaca, che produce 10 kg di ammoniaca al giorno, è stato costruito ma non è stato testato a causa dei ritardi del progetto causati dalla COVID-19 e da problemi di approvvigionamento dei materiali. Tuttavia, ha raccolto informazioni importanti. Secondo Viviente: «Il nuovo ciclo di sintesi dell’ammoniaca utilizza una nuova configurazione e materiali che possono permetterci di produrre ammoniaca a condizioni più blande rispetto ai sistemi commerciali esistenti».
Prototipo di cracking dell’ammoniaca
È stato dimostrato un nuovo concetto di cracking dell’ammoniaca - la decomposizione chimica dell’ammoniaca per ottenere idrogeno gassoso di elevata purezza. «Il nuovo processo utilizza un reattore catalitico a membrana per lavorare a temperature più basse, rispetto al sistema di cracking standard», aggiunge. Questo concetto è stato dimostrato in altri processi chimici studiati in precedenti progetti finanziati dall’UE, come DEMCAMER e ReforCELL, in cui la reazione e la separazione sono combinate in un reattore catalitico a membrana a unità singola. «Integrando le membrane nel reattore, la decomposizione e la separazione dell’idrogeno avvengono contemporaneamente nello stesso luogo, aumentando la decomposizione dell’ammoniaca rispetto a un processo convenzionale», osserva. «Questo riduce il numero di passaggi a uno solo». «Inoltre, abbassa le temperature molto elevate a cui si verifica il cracking, abbattendo i costi e riducendo l’impronta energetica».
