Un’innovazione tedesca apre nuove prospettive per la transizione energetica globale, puntando sull’ammoniaca come vettore per un idrogeno decentrato, sicuro e a basse emissioni. “L’ammoniaca ha prospettive molto promettenti per la trasformazione sostenibile del nostro sistema energetico”, afferma Gunther Kolb, direttore della divisione Energia e vicedirettore dell’istituto Fraunhofer IMM di Magonza. La transizione energetica non si gioca solo sulla produzione di energia rinnovabile, ma anche sulla sua distribuzione efficiente. Regioni come il Cile e l’Australia offrono condizioni ideali per produrre elettricità verde in abbondanza, ma trasportarla senza perdite significative verso le aree meno soleggiate o ventose resta una sfida centrale. In questo contesto, l’ammoniaca emerge come una soluzione strategica.
Perché l’ammoniaca è il vettore ideale per l’idrogeno
L’ammoniaca (NH₃) si ottiene combinando idrogeno verde (H₂) con azoto (N₂) in un rapporto di 3:1. Questo composto è più facile da stoccare e trasportare rispetto all’idrogeno puro: rimane liquido a pressione atmosferica e a -33°C, oppure a pressioni moderate di circa 7,5 bar. Al contrario, per liquefare l’idrogeno puro occorre scendere a -253°C, con un dispendio energetico enorme. Inoltre, l’ammoniaca ha una densità energetica volumetrica maggiore rispetto all’idrogeno liquido, trasportando più energia a parità di volume. “La produzione di ammoniaca dall’idrogeno richiede solo circa il 5% di energia in più rispetto alla sola produzione di idrogeno verde”, spiega Kolb. “E sia la produzione che la ‘cracking’ dell’ammoniaca sono processi quasi completamente carbon free”.
Nonostante la sua tossicità e infiammabilità, l’ammoniaca è già ampiamente utilizzata: circa 25 milioni di tonnellate vengono trasportate ogni anno perlopiù nell’industria dei fertilizzanti, in condizioni di sicurezza garantite da standard elevati.
Infrastrutture e impianti in fase di sviluppo
Affinché l’idrogeno venga utilizzato come combustibile o materia prima chimica, è necessario riconvertire l’ammoniaca nei suoi componenti originali. Questo avviene in reattori alimentati a 600°C, grazie a catalizzatori al nichel con elevata superficie interna. Mentre impianti di elettrolisi per la produzione di ammoniaca stanno sorgendo in Paesi come Australia e Cile, in Europa si lavora sul fronte opposto: a Rotterdam è in costruzione uno dei primi grandi impianti di cracking. L’obiettivo è trasportare l’idrogeno nei luoghi dove serve, attraverso una rete di circa 9.000 km di condotte in Germania da realizzare entro il 2032, sfruttando anche le infrastrutture del gas naturale. Tuttavia, molte aree – soprattutto quelle rurali e le PMI – resteranno escluse da questa rete.
Tecnologia decentrata per un’idrogeno a portata di mano
Per superare questa limitazione, il Fraunhofer IMM ha sviluppato una tecnologia di cracking decentrata e a zero emissioni in grado di produrre tra i 100 kg e le 10 tonnellate di idrogeno al giorno. Nell’ambito del progetto AMMONPAKTOR, finanziato dallo Stato della Renania-Palatinato, è stato realizzato un reattore compatto che raggiunge il 90% di efficienza grazie a un innovativo scambiatore di calore a piastre e alla combustione integrata dei gas esausti.
Questo sistema è 90% più compatto delle tecnologie convenzionali e non necessita di carburanti o elettricità aggiuntiva per il riscaldamento, poiché sfrutta i flussi di gas di scarico interni. Inoltre, grazie al rivestimento catalitico diretto sullo scambiatore di calore, il calore viene generato esattamente dove serve, con un grande risparmio energetico rispetto ai sistemi tradizionali che necessitano di riscaldare l’intero impianto esternamente fino a 900°C.
Il prototipo già operativo a Magonza consente una produzione giornaliera di circa 75 kg di idrogeno, sufficiente, ad esempio, per alimentare una piccola stazione di rifornimento. Il prossimo obiettivo è scalare la produzione a 10 tonnellate al giorno, anche nell’ambito del progetto europeo GAMMA dedicato al trasporto marittimo e del progetto AmmonVektor, avviato nel 2024 e guidato dal Fraunhofer UMSICHT.
Una filiera dell’idrogeno verde efficiente e accessibile
Con AmmonVektor si vuole esplorare l’intera filiera dell’ammoniaca verde, dall’elettrolisi fino alla distribuzione locale dell’idrogeno, per ridurre i costi e garantire accessibilità anche nei territori non serviti dalle grandi infrastrutture. Il progetto, della durata di tre anni, punta a fare dell’ammoniaca non solo un vettore energetico promettente, ma una colonna portante della decarbonizzazione distribuita. In un mondo che guarda con crescente urgenza alla transizione ecologica, l’ammoniaca potrebbe diventare il carburante invisibile del futuro: invisibile, ma essenziale.
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