Vecchia chimica in nuovi colori

Alla fine di settembre 2020, la prima ammoniaca blu al mondo (1) è stata spedita dall'Arabia Saudita al Giappone, che, secondo la stampa, doveva essere utilizzata nelle centrali elettriche per produrre elettricità senza emissioni di anidride carbonica. Per chi non lo sapesse, questo può sembrare un po' criptico. Esiste un nuovo carburante miracoloso?

Saudi Aramco, dietro il trasporto, ha prodotto combustibile per conversione di idrocarburi (cioè prodotti derivati ​​dal petrolio) in idrogeno e quindi convertire il prodotto in ammoniaca, catturando il sottoprodotto di anidride carbonica. Pertanto, l'ammoniaca immagazzina idrogeno, che viene anche chiamato idrogeno "blu", in contrapposizione all'idrogeno "verde", che proviene da fonti rinnovabili piuttosto che da combustibili fossili. Può anche essere bruciato come combustibile nelle centrali termoelettriche, soprattutto senza emissioni di anidride carbonica.

Perché è meglio conservare trasporta l'idrogeno legato all'ammoniaca oltre al puro idrogeno? "L'ammoniaca è più facile da liquefare - condensa a meno 33 gradi Celsius - e contiene 1,7 volte più idrogeno per metro cubo rispetto all'idrogeno liquefatto", secondo uno studio della banca di investimento HSBC a sostegno della nuova tecnologia.

Arabia Saudita, il più grande esportatore mondiale di petrolio, sta investendo nella tecnologia per estrarre l'idrogeno dai combustibili fossili e convertire il prodotto in ammoniaca. Società americana Air Products & Chemicals Inc. in estate ha firmato un accordo con la società saudita ACWA Power International e le organizzazioni responsabili della costruzione della futura città futuristica di Neom (2), che il regno vuole costruire sulla costa del Mar Rosso. In base all'accordo, sarà costruito un impianto di ammoniaca da XNUMX miliardi di dollari basato su idrogeno alimentato da fonti di energia rinnovabile.

2. Una delle visualizzazioni della futuristica città saudita di Neom.

L'idrogeno è noto per essere un combustibile pulito che, una volta bruciato, non produce altro che vapore acqueo. Viene spesso presentato come una grande fonte di energia verde. Tuttavia, la realtà è un po' più complicata. Il bilancio complessivo delle emissioni di idrogeno è pulito come il carburante utilizzato per produrlo. Tenendo conto del bilancio totale delle emissioni, vengono emessi tipi di gas come l'idrogeno verde, l'idrogeno blu e l'idrogeno grigio. Idrogeno verde è prodotto utilizzando solo fonti di energia rinnovabili e prive di carbonio. L'idrogeno grigio, la forma più comune di idrogeno nell'economia, è prodotto da combustibili fossili, il che significa che le emissioni di idrogeno a basse emissioni di carbonio sono ampiamente compensate dal processo di produzione. L'idrogeno blu è il nome dato all'idrogeno derivato solo dal gas naturale, che ha emissioni di anidride carbonica inferiori ed è più pulito della maggior parte dei combustibili fossili.

L'ammoniaca è un composto chimico contenente tre molecole di idrogeno e una molecola di azoto. In questo senso, "immagazzina" idrogeno e può essere utilizzato come materia prima per la produzione di "idrogeno sostenibile". L'ammoniaca stessa, come l'idrogeno, non emette anidride carbonica quando viene bruciata in una centrale termica. Il colore blu nel nome significa che viene prodotto utilizzando gas naturale (e in alcuni casi carbone). È considerata una forma più ecologica di produzione di energia anche per la capacità di catturare e sequestrare l'anidride carbonica (CCS) durante il processo di conversione. Almeno questo è ciò che assicura l'azienda Aramco, che li produce.

Dal blu al verde

Molti esperti ritengono che la tecnica sopra descritta sia solo un passaggio di transizione e l'obiettivo è ottenere una produzione efficiente di ammoniaca verde. Naturalmente, questo non differirà nella composizione chimica, così come il blu non differisce nella composizione chimica da qualsiasi altra ammoniaca. Il punto è semplicemente che il processo di produzione della versione verde lo farà completamente privo di emissioni e non avrà nulla a che fare con i combustibili fossili. Potrebbe trattarsi, ad esempio, di un impianto per la produzione di idrogeno rinnovabile, che viene poi convertito in ammoniaca per facilitarne lo stoccaggio e il trasporto.

Nel dicembre 2018 è stato pubblicato un rapporto dalla British Energy Transition Commission, "una coalizione di leader economici, finanziari e della società civile di tutti i settori che producono e utilizzano energia". Missione possibile. Secondo gli autori, la completa decarbonizzazione dell'ammoniaca entro il 2050 è tecnicamente ed economicamente fattibile, ma l'ammoniaca blu non avrà importanza tra qualche decennio. Alla fine dominerà ammoniaca verde. Ciò è dovuto all'alto costo per l'acquisizione dell'ultimo 10-20% di CO, afferma il rapporto.₂ nel processo produttivo. Tuttavia, altri commentatori hanno sottolineato che queste previsioni si basano sullo stato dell'arte. Intanto prosegue la ricerca su nuovi metodi per la sintesi dell'ammoniaca.

Per esempio Matteo Masanti, ingegnere presso Casale SA (membro dell'Ammonia Energy Association), ha introdotto un nuovo processo brevettato per "convertire il gas naturale in ammoniaca riducendo le emissioni di COXNUMX".₂ all'atmosfera fino all'80% in relazione alle migliori tecnologie disponibili”. In poche parole, propone di sostituire l'unità CDR (rimozione dell'anidride carbonica) utilizzata per catturare l'anidride carbonica dai gas di scarico dopo la combustione con una "strategia di decarburazione pre-combustione".

Ci sono molte altre nuove idee. L'azienda americana Monolith Materials offre "un nuovo processo elettrico per convertire il gas naturale in carbonio sotto forma di fuliggine e idrogeno ad alta efficienza". Il carbone non è uno spreco qui, ma una sostanza che può assumere la forma di un bene commercialmente prezioso. L'azienda vuole immagazzinare idrogeno non solo sotto forma di ammoniaca, ma anche, ad esempio, in metanolo. C'è anche eSMR, un metodo sviluppato da Haldor Topsoe dalla Danimarca basato su utilizzo di energia elettrica prodotta da fonti rinnovabili come fonte aggiuntiva di calore di processo nella fase di steam reforming del metano nella produzione di idrogeno in un impianto di ammoniaca. Sono previste emissioni di CO ridotte₂ per la produzione di ammoniaca circa il 30%.

Come sapete, la nostra Orlen si occupa anche della produzione di idrogeno. Ha parlato della produzione di ammoniaca verde come accumulo di energia al Congresso Chimico Polacco nel settembre 2020, ad es. pochi giorni prima della partenza del suddetto trasporto per il Giappone, Jacek Mendelevsky, membro del consiglio di Anwil del gruppo PKN Orlen. In effetti, lo era probabilmente ammoniaca blusecondo la classificazione di cui sopra. Non è chiaro da questa affermazione che questo prodotto sia già prodotto da Anwil, ma si può presumere che ci siano piani in Polonia per produrre almeno ammoniaca blu.