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Ago 1, 2018

L’Australia investe nell’ammoniaca: per distillare un Sole in bottiglia

Il Paese investe nella ricerca per trovare nuove forme di produzioni sostenibili della molecola formata da azoto e idrogeno. Indispensabile per produrre fertilizzante, e che potrebbe diventare il carburante dell'auto del futuro

L’Australia sta diventando uno dei più grandi produttori di energia pulita. Sfruttando Sole e vento, che non mancano di certo nel continente, produce già più di quanto possa consumare. Quando ci sono surplus di energia le nazioni li vendono ai vicini connessi alla grid di distribuzione, ma un’occhiata al mappamondo è sufficiente per capire la difficoltà dell’export energetico australiano: a chi può vendere energia l’isolata Australia?

 

 

Cavi sottomarini già trasportano l’energia elettrica pulita australiana in Indonesia ma non è una soluzione sufficiente, considerando le straordinarie potenzialità dell’Australia nel campo dell’energia solare ed eolica e la volontà politica di fare crescere il settore. Perché il business delle energie alternative possa espandersi occorre trovare modo si immagazzinare l’energia prodotta in modo che sia facilmente trasportabile e utilizzabile. L’ipotesi che sembra più interessante è utilizzare l’energia in eccesso per produrre in modo “green” ammoniaca, un gas che può essere facilmente liquefatto e trasportato per poi essere trasformato in fertilizzanti oppure in idrogeno da usare come combustibile per i motori ad idrogeno.

L’ammoniaca tutto fare

Il business dei fertilizzanti è uno dei maggiori al mondo: la rivoluzione verde, che è alla base dell’agricoltura moderna, è stata possibile grazie alla sintesi industriale dell’ammoniaca, che in natura viene prodotta da batteri. Metà dell’azoto del nostro corpo (che deriva da ciò che mangiamo) è riconducibile dall’ammoniaca sintetizzata industrialmente in un processo chiamato Haber-Bosch, messo a punto un secolo fa, che adesso utilizza il 2% dell’energia del mondo: perché di ammoniaca ce ne vuole tanta per nutrire la popolazione della Terra. L’Australia (e non solo) cerca di ottimizzare la produzione e lo sfruttamento dell’ammoniaca con l’idea di creare un’economia centrata su questa molecola maleodorante e tossica, che è già fondamentale per la nostra economia e ancora di più potrebbe diventarlo.

 

L’ammoniaca (NH3) è fatta da 1 atomo di azoto e da 3 di idrogeno.  Si tratta di gas molto comuni: l’azoto è uno dei componenti dell’aria ed è facile da ottenere, mentre l’idrogeno si deve estrarre dal metano oppure dall’acqua. Una volta ottenuti i componenti,  bisogna poi farli interagire. Il processo Haber Bosch estrae l’idrogeno dal metano utilizzando vapore caldissimo e poi lo fa reagire con l’azoto ad altissima pressione. Un processo che richiede molta energia e produce molta anidride carbonica.

 

L’idea è riuscire a sintetizzare in modo sostenibile l’ammoniaca senza ricorrere alle alte pressioni e temperature del processo Haber-Bosch. Si vorrebbe utilizzare l’energia solare per produrre idrogeno a partire dall’acqua e poi una cella a combustibile utilizzata al contrario per fare combinare l’idrogeno con l’azoto usando un processo elettrochimico, sempre grazie all’energia solare. Mentre il primo passo è già collaudato, il secondo è più difficile perché ha rendimenti molto bassi: ma è qui che l’assolata Australia sta investendo.

Metti l’ammoniaca nel motore

Una volta ottenuta l’ammoniaca si può liquefarla e trasportarla dove si vuole utilizzarla vuoi per fare fertilizzanti, vuoi come combustile di centrali ad ammonica (che bruciano ammonica invece di metano e non producono CO2) vuoi per estrarre l’idrogeno che sarà sempre più richiesto sul mercato asiatico come combustibile per le auto a idrogeno. Si tratta di una fetta di mercato automobilistico che in Europa e USA è stata in gran parte soppiantata dalle auto elettriche, ma che sembra riscuotere ancora molto interesse in Cina e Giappone che vogliono limitare la loro dipendenza dal combustibile fossile anche per poter rispettare l’abbattimento delle emissione di CO2 previsto dagli accordo di Parigi. Le auto a idrogeno sono a tutti gli effetti auto elettriche ma la loro potenza non viene da una batteria bensì da una cella a combustibile che combina ossigeno e idrogeno per produrre elettricità e acqua. I sostenitori di questa soluzione fanno notare che in questo modo non si è limitati dalla carica della batteria, anche se bisogna sviluppare tutta l’infrastruttura per la produzione e la distribuzione dell’idrogeno.

Prototipo di un motore ad idrogeno della Toyota

Visto che l’idrogeno può essere ottenuto dalla scomposizione elettrolitica dell’acqua perché mai combinarlo con l’azoto per fare ammoniaca per poi doverlo liberare? Non sarebbe più facile trasportare l’idrogeno liquido? La risposta sta nella difficoltà di liquefazione dell’idrogeno, un processo che richiede temperatura molto basse (-253°) con grande dispendio di energia, mentre l’ammoniaca è facile da liquefare e il sistema di trasporto è super-collaudato dall’industria dei fertilizzanti.

 

Le macchine a idrogeno potrebbero rappresentare una miniera d’oro per i produttori di ammoniaca dal momento che l’idrogeno per i motori si vende ad un prezzo che è dieci volte superiore a quello dell’ammoniaca per i fertilizzanti. Tutto sta a sviluppare processi con buona resa e non inquinanti. In questo modo, se gli australiani hanno visto giusto, l’ammoniaca potrebbe diventare il Sole in bottiglia (turandosi il naso) e fare nascere una nuova economia sostenibile senza problemi di materie prime e senza emissione di anidride carbonica.

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