Nella mania secolare del picco del carbonio e della neutralità carbonica, i paesi di tutto il mondo sono attivamente alla ricerca della prossima generazione di tecnologie energetiche e verdiammoniacaL'ammoniaca sta diventando recentemente oggetto di attenzione globale. Rispetto all'idrogeno, l'ammoniaca si sta espandendo dal settore tradizionale dei fertilizzanti agricoli a quello 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 il suo stato di sviluppo? Quali sono gli scenari di applicazione? È economicamente vantaggiosa?

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:

GrigioammoniacaProdotto utilizzando fonti energetiche fossili tradizionali (gas naturale e carbone).

Ammoniaca blu: l'idrogeno grezzo viene estratto dai combustibili fossili, ma nel processo di raffinazione si utilizza 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 elettrica verde.

Ammoniaca verde: l'elettricità verde generata da fonti di energia rinnovabile come l'energia eolica e solare viene utilizzata per elettrolizzare l'acqua e produrre idrogeno; successivamente, l'ammoniaca viene sintetizzata a partire dall'azoto e dall'idrogeno presenti nell'aria.

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

Il verde globaleammoniacaIl mercato è ancora in una fase iniziale. Da una prospettiva globale, il mercato dell'ammoniaca verde ha un valore di 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 annuo composto medio del 74,8%, il che indica un notevole potenziale. Yundao Capital prevede che la produzione annua globale 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 avviati in tutto il mondo oltre 60 progetti di ammoniaca verde, con una capacità produttiva totale prevista di oltre 35 milioni di tonnellate all'anno. I progetti di ammoniaca verde all'estero sono distribuiti principalmente in Australia, Sud America, Europa e Medio Oriente.

Dal 2024, l'industria cinese dell'ammoniaca verde si è sviluppata rapidamente. Secondo statistiche incomplete, dal 2024 sono stati avviati oltre 20 progetti per la produzione di ammoniaca verde. Aziende come Envision Technology Group, China Energy Construction, State Power Investment Corporation e State Energy Group hanno investito quasi 200 miliardi di yuan nella promozione di questi progetti, il che consentirà di liberare in futuro una notevole capacità produttiva di ammoniaca verde.

Scenari applicativi dell'ammoniaca verde

In quanto fonte di energia pulita, l'ammoniaca verde ha una varietà di scenari applicativi futuri. Oltre agli usi tradizionali in agricoltura e nell'industria, comprende principalmente la produzione di energia elettrica, il carburante per navi, la fissazione del carbonio, lo stoccaggio dell'idrogeno e altri settori.

1. Industria navale

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 di ridurre le emissioni globali di carbonio del trasporto marittimo di almeno il 40% entro il 2030 rispetto al 2008, e di puntare a una riduzione del 70% entro il 2050. Per raggiungere la riduzione delle emissioni di carbonio e la decarbonizzazione nel settore del trasporto marittimo, la sostituzione dei combustibili fossili con carburanti puliti rappresenta la soluzione tecnica più promettente.

Nel settore marittimo 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 aveva previsto che tra il 2030 e il 2050 la percentuale di ammoniaca utilizzata come combustibile per il trasporto marittimo sarebbe aumentata dal 7% al 20%, sostituendo il gas naturale liquefatto e altri combustibili e diventando il principale carburante per le navi.

2. Industria della produzione di energia

AmmoniacaLa combustione non produce CO2 e la combustione con miscela di ammoniaca può utilizzare gli impianti esistenti delle centrali elettriche a carbone senza modifiche sostanziali al corpo della 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 di centrali a carbone a basse emissioni di carbonio (2024-2027)", che propone che, dopo la trasformazione e la costruzione, le centrali a carbone debbano essere in grado di miscelare oltre il 10% di ammoniaca verde e bruciare carbone. Ciò ridurrebbe significativamente i consumi e i livelli di emissioni di carbonio. Si può quindi constatare che la miscelazione di ammoniaca o l'utilizzo di 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 uno dei principali promotori della produzione di energia elettrica tramite combustione con miscele di ammoniaca. Nel 2021 ha elaborato la "Roadmap giapponese per il combustibile ad ammoniaca 2021-2050" e prevede di completare la dimostrazione e la verifica dell'utilizzo del 20% di ammoniaca nelle centrali termoelettriche entro il 2025; con il progredire della tecnologia di miscelazione dell'ammoniaca, questa percentuale aumenterà a oltre il 50%; entro il 2040 circa, verrà costruita una centrale elettrica alimentata esclusivamente ad ammoniaca.

3. Vettore per lo stoccaggio dell'idrogeno

L'ammoniaca viene utilizzata come vettore per lo stoccaggio dell'idrogeno e deve passare attraverso i processi di sintesi dell'ammoniaca, liquefazione, trasporto e riestrazione dell'idrogeno gassoso. L'intero processo di conversione dell'ammoniaca in idrogeno è ormai consolidato.

Attualmente, esistono sei principali metodi di stoccaggio e trasporto dell'idrogeno: stoccaggio e trasporto in bombole ad alta pressione, trasporto gassoso pressurizzato tramite gasdotto, stoccaggio e trasporto di idrogeno liquido a bassa temperatura, stoccaggio e trasporto di composti organici liquidi, stoccaggio e trasporto di ammoniaca liquida e stoccaggio e trasporto di idrogeno in metallo solido. Tra questi, lo stoccaggio e il trasporto di ammoniaca liquida prevede l'estrazione dell'idrogeno tramite sintesi dell'ammoniaca, liquefazione, trasporto e rigassificazione. L'ammoniaca viene liquefatta a -33 °C o 1 MPa. Il costo dell'idrogenazione/deidrogenazione rappresenta oltre l'85% del totale. Non risente della distanza di trasporto ed è adatto allo stoccaggio e al trasporto di grandi quantità di idrogeno su medie e lunghe distanze, in particolare per il trasporto marittimo. Rappresenta uno dei metodi di stoccaggio e trasporto dell'idrogeno più promettenti per il futuro.

4. Materie prime chimiche

Come potenziale fertilizzante azotato verde e principale materia prima per prodotti chimici verdi,ammoniacapromuoverà fortemente il rapido sviluppo delle filiere industriali “ammoniaca verde + fertilizzanti verdi” e “prodotti chimici a base di ammoniaca verde”.

Rispetto all'ammoniaca sintetica prodotta da fonti di energia fossile, si prevede che l'ammoniaca verde non sarà in grado di acquisire una reale competitività come materia prima chimica prima del 2035.