È l’ammoniaca verde la nuova chiave contro il cambiamento climatico. Gli esperti la considerano ottima sia come combustibile sia come fertilizzante e in prospettiva può contribuire a favorire la transizione verso un modello industriale capace di affrancarsi dalle fonti fossili.

Europa, Arabia Saudita, Australia, Stati Uniti: i progetti per l’ammoniaca verde nel mondo

L’industria chimica mondiale ha già odorato l’affare. Sono numerose le imprese che stanno sviluppando la cosiddetta ammoniaca verde. Quella cioè in cui l'idrogeno derivato da elettrolisi dell’acqua alimentata da energia rinnovabile sostituisce l’idrogeno a base di idrocarburi, rendendo la produzione praticamente priva di anidride carbonica.
I progetti abbondano, sebbene la maggior parte sia su scala modesta di decine di migliaia di tonnellate, un ordine di grandezza inferiore a un tipico impianto di ammoniaca. Le iniziative su scale maggiori si devono alla spinta degli stati. In Danimarca, il programma EUDP (Energy Technology Development and Demostration) per lo sviluppo delle tecnologie energetiche ha assegnato 81 milioni di corone danesi (circa 11 miliardi di euro) al progetto ammoniaca verde gestito dai tre partner Skovgaard Invest, Vestas e Haldor Topsoe. Il progetto mira a costruire un impianto di ammoniaca verde da 10 MW direttamente accoppiato alla produzione locale di energia eolica e solare. Una volta operativo (entro il 2023), sarà il primo al mondo di questo tipo.
In Arabia Saudita si punta a produrre, con il coinvolgimento di Air Products e Saudi Aramco, più di 1 milione di tonnellate di ammoniaca verde all’anno. Il progetto interessa anche l’Italia perché il Gruppo Sapio, impresa italiana attiva nella produzione di idrogeno e di altri gas tecnici, vorrebbe portare parte di questa ammoniaca nel nostro paese. Secondo Michele Capoccia, responsabile Innovazione, Transizione energetica e mobilità sostenibile del Gruppo lombardo, Sapio ha in programma “la gestione dello stoccaggio dell’ammoniaca in ambito portuale, la gestione di dissociatori e del trasporto via strada del prodotto, sia in forma di ammoniaca sia, eventualmente, di idrogeno gassoso (in cui l’ammoniaca può essere riconvertita)”. Il porto individuato nella fase iniziale è quello di Venezia, mentre la principale destinazione del combustibile sarebbe costituita dal settore dei trasporti pesanti e della mobilità locale.
In Australia, il produttore di fertilizzanti norvegese Yara intende installare elettrolizzatori per produrre 3.500 tonnellate all’anno di ammoniaca verde nel suo stabilimento di Pilbara, e i produttori di esplosivi al nitrato di ammonio Dyno Nobel e Queensland Nitrates stanno studiando rispettivamente 9.000 e 20.000 tonnellate di ammoniaca verde prodotta. Alcuni programmi pilota sono in corso anche in Nuova Zelanda e Cile. E naturalmente non manca l’Europa, con Norvegia e Danimarca ad aprire la strada.
In Nord America lo sviluppo dell’ammoniaca verde è legato alla presenza del maggiore player mondiale del settore: CF Industries. La società guidata da Tony Will lo scorso aprile ha firmato un accordo definitivo con ThyssenKrupp per sviluppare il primo progetto di ammoniaca verde negli Stati Uniti. “Questo progetto – ha affermato Will, presidente e amministratore delegato – mette in evidenza il vantaggio competitivo che la nostra rete di produzione di ammoniaca di livello mondiale offre alle industrie che si approvvigionano di energia senza emissioni di carbonio e rafforza il nostro impegno a compiere progressi significativi nella riduzione della nostra impronta di carbonio entro il 2030”.
Il primo progetto di ammoniaca verde della società sarà implementato nel suo complesso produttivo di Donaldsonville, in Louisiana. L’impianto utilizzerà un elettrolizzatore per acqua alcalina da 20 MW sviluppato da ThyssenKrupp. “La tecnologia dell’elettrolizzatore modulare – fa sapere CF Industries in una nota – consente di aggiungere unità aggiuntive che sfruttano l'infrastruttura del sito di Donaldsonville, consentendo la scalabilità della produzione in futuro”. CF Industries allocherà l’energia rinnovabile acquistata attraverso la sua rete da fonti disponibili connesse alla rete per abbinare il 100% dell'elettricità necessaria all'elettrolizzatore per separare l'acqua in idrogeno e ossigeno privi di carbonio. L’elettrolizzatore sarà integrato negli impianti di ammoniaca esistenti a Donaldsonville, dove l’azoto atmosferico sarà fissato con l’idrogeno privo di carbonio per produrre ammoniaca verde.

Fra idrogeno e ammoniaca verde, il futuro dell’energia

Mentre i paesi di tutto il mondo lavorano per raggiungere le emissioni nette di carbonio zero entro il 2050, l’idrogeno è emerso come una delle principali fonti di energia pulita. Gli esperti del settore prevedono che l’idrogeno soddisferà circa il 20% del fabbisogno energetico mondiale entro il 2050, rispetto a meno dell’1% di oggi. L'ammoniaca è un fattore determinante per lo stoccaggio e il trasporto dell'idrogeno e, come detto, può anche essere un combustibile pulito a sé stante.
Ma stabilire un’industria competitiva non sarà facile. Secondo la maggior parte delle stime, l’ammoniaca verde costerà da due a quattro volte di più rispetto all’ammoniaca convenzionale. E alcune delle tecnologie necessarie per sfruttare la molecola, come i motori a combustione di ammoniaca, sono ancora sperimentali. I governi e il mercato dovranno decidere se l'ammoniaca verde vale lo sforzo.
La natura ha conferito all'ammoniaca attributi che sembrano renderla un prodotto perfetto per una futura economia dell’idrogeno.

Un rapporto compilato lo scorso agosto dalla danese Haldor Topsoe, un’azienda che sviluppa tecnologie per la produzione di ammoniaca, ha rilevato una serie di queste qualità: l’ammoniaca ha una densità di energia maggiore, a 12,7 MJ/L, anche dell'idrogeno liquido, a 8,5 MJ/L. L’idrogeno liquido deve essere immagazzinato a condizioni criogeniche di -253 °C, mentre l'ammoniaca può essere immagazzinata a -33 °C. È molto meno energivora, quindi, e, sebbene pericolosa da maneggiare, è molto meno infiammabile dell'idrogeno.
Inoltre, grazie a un secolo di utilizzo dell’ammoniaca in agricoltura, esiste già una vasta infrastruttura logistica. In tutto il mondo vengono prodotti circa 180 milioni di tonnellate di ammoniaca ogni anno e 120 porti sono dotati di terminali per l’ammoniaca.