Ammoniaca e idrogeno: sulla strada della transizione energetica

SICK offre un’ampia serie di soluzioni di misura per il ciclo produttivo dell’ammoniaca, un settore in crescita e destinato ad avere un ruolo importante nell’economia verde, sia in relazione alla produzione di idrogeno sia come carburante a basso impatto ambientale.

di Alessandro Bignami

L’ammoniaca è una delle sostanze chimiche più prodotte al mondo. La sua produzione avviene in più di 600 impianti, con un tasso di crescita annuo del 3-5%. È un materiale di partenza per una grande varietà di prodotti, tra cui fertilizzanti (circa 85%), poliammidi (circa 5%), acido nitrico (circa 5%) e i suoi derivati. Ma soprattutto è una delle sostanze destinate ad avere un ruolo strategico nell’ambito della transizione ecologica ed energetica. Fondamentale in questo senso è anche la strumentazione di misura, che viene applicata nel suo ciclo produttivo e che vede SICK fra i maggiori produttori internazionali. Da questi spunti ha preso il via la nostra conversazione con l’ingegner Alberto Pronzati, Sales Manager di SICK S.p.A.

Ingegner Pronzati, ci può accennare all’offerta tecnologica di SICK dedicata al processo di produzione dell’ammoniaca…

“La nostra divisione dedicata alla strumentazione per il monitoraggio delle emissioni e al controllo di processo offre importanti applicazioni nella produzione di ammoniaca, un mercato che sta crescendo molto, sia in relazione alla filiera dei fertilizzanti sia a quella dei combustibili alternativi. I nostri strumenti consentono ai grandi produttori internazionali di ottimizzare il processo e ridurre gli sprechi e le emissioni. Possiamo fornire soluzioni per i più tradizionali sistemi di produzione dell’ammoniaca, come il processo Haber-Bosch, che prevede la sintesi di idrogeno e azoto, con il recupero e la rimessa in produzione dell’idrogeno che non si è legato all’azoto. In tale processo è necessario un controllo accurato sull’eventuale uscita di ammoniaca dal ciclo di produzione. Con la tecnologia dei nostri analizzatori è possibile misurare concentrazioni molto basse di ammoniaca, fino a 20 ppm, con un sistema di analisi estrattivo, quindi più conveniente rispetto ai gascromatografi. Inoltre, durante la sintesi di ammoniaca, CO e CO₂ agirebbero come avvelenamento del catalizzatore, provocando la formazione di sali. Pertanto, è necessario eliminarli quasi del tutto prima della fase di sintesi. Per contenere al massimo i problemi causati da CO e CO₂ è necessario rilevarli già nel range di ppm molto basso”.

La produzione di ammoniaca e di fertilizzanti è ancora fortemente legata al reforming del metano…

“A questo proposito forniamo un pacchetto di strumenti completo, nell’ambito della produzione di idrogeno tramite steam reforming. In tale contesto, gli strumenti di SICK consentono il monitoraggio dei gas e dei vari componenti della miscela, che viene generata lungo i vari cicli di filtrazione e separazione. Gli analizzatori delle famiglie S700 e GMS800 costituiscono la base per l’analisi personalizzata di gas di processo, al fine del monitoraggio dei processi e delle emissioni durante la produzione di idrogeno e ammoniaca. Con S700 e con GMS800 è possibile misurare tutti i composti di gas rilevanti per questo processo, di volta in volta, con due, tre o persino sei diversi tipi di moduli di analisi. A seconda del compito di misura, del luogo d’impiego e delle condizioni ambientali, sono disponibili diversi tipi di custodie. Tra queste vi sono anche custodie a parete conformi alla direttiva ATEX per zone con pericolo di esplosione, che possono essere utilizzate in ambienti industriali difficili. Equipaggiato con un modernissimo software, il GMS800 dispone anche delle interfacce necessarie per un controllo a distanza, tramite rete e il collegamento a un DCS”.

Il monitoraggio del processo di produzione dell’ammoniaca presenta delle sfide specifiche?

“Una delle principali forme in cui l’ammoniaca viene distribuita è quella in granuli. Ciò comporta un attento controllo della qualità dell’aria all’interno dell’unità di granulazione, attraverso, per esempio, la misurazione della presenza di sali e polveri di ammoniaca, che può avvenire con i nostri misuratori di polvere. Penso al polverimetro FWE200DH concepito per la misura continua delle concentrazioni di polvere nei gas umidi”.

L’ammoniaca giocherà un ruolo strategico nella transizione energetica?

“Sì, e non solo in relazione alla produzione di idrogeno, ma anche in sé come combustibile alternativo a basso impatto ambientale. Proprio la produzione di combustibili di sintesi, come l’ammoniaca, spingerà anche l’Europa a investire in impianti di produzione di idrogeno, per lo più in contesti locali, al fine di evitare i maggiori costi e le problematiche delle infrastrutture di trasporto”.

Stiamo quindi parlando di un carburante sostenibile…

“Sì, ad oggi anche più dell’idrogeno, poiché l’ammoniaca è più facile da gestire e trasportare. L’utilizzo è da prevedere soprattutto per le grandi navi commerciali e da crociera, che usano notoriamente combustibili con un alto impatto ambientale, ma senza escludere i mezzi pesanti su gomma. Dato che la produzione di ammoniaca dal reforming del metano comporta delle emissioni di CO_2, la quale andrebbe stoccata, l’ideale sarebbe la produzione a partire da idrogeno ottenuto in modo sostenibile. Questo è il punto più delicato di questo disegno, poiché la produzione di idrogeno con energie rinnovabili è ancora troppo bassa per rispondere a questa domanda a costi accessibili. Il metodo più conveniente per produrre idrogeno resterà ancora per diversi anni lo steam reforming del metano, ma ciò non esclude le grandi prospettive a lungo termine per l’ammoniaca verde. Si tratta di un percorso articolato, che ha bisogno di investimenti importanti nelle infrastrutture e nelle attrezzature per l’elettrolisi dell’acqua. I nostri strumenti sono intanto già ampiamente utilizzati nella produzione più tradizionale dell’ammoniaca, dove contribuiscono a rendere il processo più efficiente e sostenibile, anche grazie all’aumento dei punti di misura e controllo lungo il ciclo produttivo”.

I vostri strumenti vengono applicati anche per le misurazioni nei blending di gas?

“Sì. Oggi, tra l’altro, l’utilizzo più concreto e immediato dell’idrogeno, in qualità di vettore energetico, è proprio quello nei blending immessi all’interno della rete del gas, nelle basse percentuali previste dalle normative. SICK, a tal proposito, mette a disposizione la famiglia di dispositivi FLOWSIC500 e 600XT, già predisposti per misurazioni in percentuale di idrogeno, fino al 30%, ben oltre i limiti al momento autorizzati e quindi già pronti per chi sta investendo con uno sguardo al futuro. Sono strumenti smart e con una lunga aspettativa di vita, circa 15 anni, con la flessibilità per adattarsi a diverse percentuali di idrogeno non solo per composizioni che possono cambiare nel tempo, ma anche perché lo stesso blending può presentare diverse concentrazioni di idrogeno a seconda del punto di controllo. La tecnologia ultrasonica, inoltre, offre, senza bisogno di aggiungere ulteriori sistemi, sia la misura della portata sia della qualità dell’idrogeno contenuto, consentendo così di quantificare il valore energetico del blending, che è ciò che conta di più. SICK produce misuratori di portata gas a ultrasuoni da molti anni, pertanto, la capacità di misura di questi prodotti è nota e collaudata”.

La transizione energetica offrirà insomma tante opportunità per l’applicazione delle vostre tecnologie…

“SICK sta investendo molto nella transizione, sviluppando e fornendo soluzioni per i suoi diversi aspetti, dalla produzione di idrogeno ed ammoniaca al monitoraggio delle emissioni, fino alla cattura e stoccaggio di CO₂. Tutto questo senza in realtà inventarsi nulla, ma proponendo e adattando tecnologie che fanno già parte della nostra gamma. Accettare la sfida della transizione ecologica, e dell’idrogeno green in particolare, ha     significato per l’azienda, infatti, far evolvere le famiglie di misuratori precedenti, come FLOWSIC600, rendendole ancora più performanti ed affidabili. Oggi, FLOWSIC600-XT garantisce un agevole e preciso bilanciamento della rete, grazie alla capacità di misurare precisamente il flusso di gas anche alle portate minime e a nuove funzioni innovative e rivoluzionarie”.

Il mercato italiano a che punto è su questi temi?

“La maggior parte degli investimenti fa capo ai pochi grandi distributori di gas, interessati a rendere efficiente la rete per ridurre gli sprechi e ottimizzare la filiera. Sulle energie rinnovabili, tuttavia, si fa ancora troppo poco. L’iniziativa è lasciata alla buona volontà delle singole aziende. Sul fronte dell’idrogeno prevalgono i piccoli impianti, sotto i 5 MW, per produzioni locali. Manca una regia complessiva, una politica energetica che scelga i vettori su cui puntare e che crei le condizioni per sviluppare il know-how necessario, anche alla luce degli asset specifici della nostra industria. In ogni caso SICK, con la sua strumentazione avanzata, si propone come uno dei protagonisti tecnologici di questa sfidante transizione, accanto ai grandi player industriali ed energetici con cui da tempo lavora, in Italia e nel mondo”.