Nella mania secolare del picco di carbonio e della neutralità carbonica, i paesi di tutto il mondo sono attivamente alla ricerca della prossima generazione di tecnologie energetiche e di energia verde.ammoniacaL'ammoniaca sta diventando di recente al centro dell'attenzione globale. Rispetto all'idrogeno, l'ammoniaca si sta espandendo dal più tradizionale campo dei fertilizzanti agricoli al settore energetico grazie ai suoi evidenti vantaggi in termini di stoccaggio e trasporto.

Faria, esperto dell'Università di Twente nei Paesi Bassi, ha affermato che, con l'aumento dei prezzi del carbonio, l'ammoniaca verde potrebbe diventare il futuro re dei combustibili liquidi.

Quindi, cos'è esattamente l'ammoniaca verde? Qual è lo stato di sviluppo? Quali sono gli scenari applicativi? È economica?

Ammoniaca verde e il suo stato di sviluppo

L'idrogeno è la principale materia prima perammoniacaproduzione. Pertanto, in base alle diverse emissioni di carbonio nel processo di produzione dell'idrogeno, l'ammoniaca può essere classificata anche nelle seguenti quattro categorie in base al colore:

Grigioammoniaca: Prodotto con energia fossile tradizionale (gas naturale e carbone).

Ammoniaca blu: l'idrogeno grezzo viene estratto dai combustibili fossili, ma nel processo di raffinazione viene utilizzata la tecnologia di cattura e stoccaggio del carbonio.

Ammoniaca blu-verde: il processo di pirolisi del metano decompone il metano in idrogeno e carbonio. L'idrogeno recuperato nel processo viene utilizzato come materia prima per produrre ammoniaca utilizzando energia verde.

Ammoniaca verde: l'elettricità verde generata da fonti rinnovabili come l'energia eolica e solare viene utilizzata per elettrolizzare l'acqua e produrre idrogeno, dopodiché l'ammoniaca viene sintetizzata dall'azoto e dall'idrogeno presenti nell'aria.

Poiché l'ammoniaca verde produce azoto e acqua dopo la combustione e non produce anidride carbonica, è considerata un combustibile a "zero emissioni di carbonio" e una delle più importanti fonti di energia pulita del futuro.

Il verde globaleammoniacaIl mercato è ancora agli inizi. Da una prospettiva globale, il mercato dell'ammoniaca verde vale circa 36 milioni di dollari nel 2021 e si prevede che raggiungerà i 5,48 miliardi di dollari nel 2030, con un tasso di crescita medio annuo composto del 74,8%, con un potenziale considerevole. Yundao Capital prevede che la produzione globale annua di ammoniaca verde supererà i 20 milioni di tonnellate nel 2030 e i 560 milioni di tonnellate nel 2050, rappresentando oltre l'80% della produzione globale di ammoniaca.

A settembre 2023, erano stati implementati oltre 60 progetti di ammoniaca verde in tutto il mondo, con una capacità produttiva totale pianificata di oltre 35 milioni di tonnellate/anno. I progetti di ammoniaca verde all'estero sono distribuiti principalmente in Australia, Sud America, Europa e Medio Oriente.

Dal 2024, l'industria nazionale dell'ammoniaca verde in Cina si è sviluppata rapidamente. Secondo statistiche incomplete, dal 2024 sono stati promossi più di 20 progetti di produzione di ammoniaca verde a idrogeno. Envision Technology Group, China Energy Construction, State Power Investment Corporation, State Energy Group, ecc. hanno investito quasi 200 miliardi di yuan nella promozione di progetti di ammoniaca verde, che in futuro libereranno una grande quantità di capacità produttiva di ammoniaca verde.

Scenari applicativi dell'ammoniaca verde

In quanto energia pulita, l'ammoniaca verde avrà una varietà di scenari applicativi futuri. Oltre ai tradizionali usi agricoli e industriali, include principalmente la produzione di energia elettrica, il carburante per il trasporto marittimo, la fissazione del carbonio, lo stoccaggio dell'idrogeno e altri settori.

1. Industria delle spedizioni

Le emissioni di anidride carbonica derivanti dal trasporto marittimo rappresentano dal 3% al 4% delle emissioni globali di anidride carbonica. Nel 2018, l'Organizzazione Marittima Internazionale ha adottato una strategia preliminare per la riduzione delle emissioni di gas serra, proponendo che entro il 2030 le emissioni globali di carbonio derivanti dal trasporto marittimo siano ridotte di almeno il 40% rispetto al 2008, con l'obiettivo di ridurle del 70% entro il 2050. Per raggiungere la riduzione delle emissioni di carbonio e la decarbonizzazione nel settore del trasporto marittimo, la soluzione tecnica più promettente è l'impiego di combustibili puliti in sostituzione dell'energia fossile.

Nel settore dei trasporti marittimi si ritiene generalmente che l'ammoniaca verde sia uno dei principali combustibili per la decarbonizzazione del settore in futuro.

Il Lloyd's Register of Shipping ha previsto che tra il 2030 e il 2050 la percentuale di ammoniaca come carburante per le spedizioni aumenterà dal 7% al 20%, sostituendo il gas naturale liquefatto e altri carburanti e diventando il carburante più importante per le spedizioni.

2. Industria della produzione di energia

AmmoniacaLa combustione non produce CO2 e la combustione mista ad ammoniaca può utilizzare gli impianti esistenti delle centrali elettriche a carbone senza dover apportare modifiche sostanziali al corpo caldaia. Si tratta di una misura efficace per ridurre le emissioni di anidride carbonica nelle centrali elettriche a carbone.

Il 15 luglio, la Commissione Nazionale per lo Sviluppo e la Riforma e l'Amministrazione Nazionale per l'Energia hanno pubblicato il "Piano d'azione per la trasformazione e la costruzione a basse emissioni di carbonio delle centrali a carbone (2024-2027)", che propone che, dopo la trasformazione e la costruzione, le centrali a carbone siano in grado di miscelare oltre il 10% di ammoniaca verde e bruciare carbone. I consumi e i livelli di emissioni di carbonio risultano significativamente ridotti. Si può osservare che la miscelazione di ammoniaca o ammoniaca pura nelle centrali termoelettriche rappresenta un'importante direzione tecnica per la riduzione delle emissioni di carbonio nel settore della produzione di energia.

Il Giappone è un importante promotore della produzione di energia elettrica da combustione di ammoniaca miscelata. Nel 2021, il Giappone ha formulato la "Roadmap giapponese per il combustibile ad ammoniaca 2021-2050" e completerà la dimostrazione e la verifica del combustibile ad ammoniaca miscelato al 20% nelle centrali termoelettriche entro il 2025; con il perfezionamento della tecnologia di miscelazione dell'ammoniaca, questa percentuale aumenterà fino a oltre il 50%; entro il 2040 circa, verrà costruita una centrale elettrica ad ammoniaca pura.

3. Vettore di stoccaggio dell'idrogeno

L'ammoniaca viene utilizzata come vettore di stoccaggio dell'idrogeno e deve essere sottoposta ai processi di sintesi, liquefazione, trasporto e riestrazione dell'idrogeno gassoso. L'intero processo di conversione dell'ammoniaca in idrogeno è ormai maturo.

Attualmente, esistono sei metodi principali per lo stoccaggio e il trasporto dell'idrogeno: stoccaggio e trasporto in bombole ad alta pressione, trasporto gassoso pressurizzato tramite condotte, stoccaggio e trasporto di idrogeno liquido a bassa temperatura, stoccaggio e trasporto di idrogeno organico liquido, stoccaggio e trasporto di ammoniaca liquida e stoccaggio e trasporto di idrogeno solido metallico. Tra questi, lo stoccaggio e il trasporto dell'ammoniaca liquida consiste nell'estrarre l'idrogeno attraverso la sintesi, la liquefazione, il trasporto e la rigassificazione dell'ammoniaca. L'ammoniaca viene liquefatta a -33 °C o 1 MPa. Il costo dell'idrogenazione/deidrogenazione rappresenta oltre l'85%. Non è sensibile alla distanza di trasporto ed è adatto per lo stoccaggio e il trasporto di idrogeno sfuso su medie e lunghe distanze, in particolare per il trasporto oceanico. È uno dei metodi più promettenti per lo stoccaggio e il trasporto dell'idrogeno in futuro.

4. Materie prime chimiche

Come potenziale fertilizzante azotato verde e principale materia prima per prodotti chimici verdi, il verdeammoniacapromuoverà fortemente il rapido sviluppo delle filiere industriali “ammoniaca verde + fertilizzante verde” e “ammoniaca verde chimica”.

Rispetto all'ammoniaca sintetica ricavata da energia fossile, si prevede che l'ammoniaca verde non sarà in grado di affermarsi come materia prima chimica in modo efficace prima del 2035.