Mini-fabbriche di ammoniaca possono ridurre le emissioni ma l'effetto dipende da elettricità e posizione
Studio del PSI su 13.000 scenari mostra che i benefici sono legati alla fonte energetica; impianti ibridi solare-eolici e rete pubblica risultano i più promettenti
La produzione di ammoniaca, sostanza fondamentale alla base dei concimi chimici, ha un impatto significativo sulle emissioni di gas serra. Uno studio condotto con la partecipazione dell'Istituto Paul Scherrer (PSI), che fa parte del settore dei politecnici federali, ha valutato l'ecocompatibilità di fabbriche più piccole e decentralizzate rispetto ai metodi convenzionali di fabbricazione. Sulla carta i vantaggi ambientali ci sono, ma nella pratica entrano molte variabili.
La ricerca ha esaminato 13'000 scenari in tutto il mondo, dalla Spagna alla Cina, passando per Brasile, Sudafrica e Svizzera, per capire dove queste "mini-fabbriche", secondo la designazione utilizzata in una nota diramata oggi dal PSI, possano essere davvero convenienti dal punto di vista ambientale ma anche economico.
Oggi l'ammoniaca è prodotta in pochi grandi complessi chimici e trasportata per migliaia di chilometri, aggravando il bilancio delle emissioni di CO2. Oltre all'aspetto ambientale, i ricercatori ricordano quanto queste catene di approvvigionamento siano vulnerabili, come dimostrato dalle tensioni attorno allo Stretto di Hormuz: ci sono stati momenti in cui i prezzi dei fertilizzanti hanno subito un'impennata.
Il processo tradizionale di produzione, denominato Haber-Bosch, che usa idrogeno ricavato dal gas naturale, è responsabile di una quota compresa tra l'1% e il 2% delle emissioni globali di gas a effetto serra. L'alternativa studiata dai ricercatori, allo studio hanno partecipato oltre al PSI il Politecnico federale di Zurigo e la Carnegie Institution for Science di Stanford (California, USA), prevede invece di produrre idrogeno per elettrolisi dell'acqua, alimentata da fonti di energia rinnovabili.
I risultati non sono univoci. "Gli impianti decentralizzati possono accorciare le catene di approvvigionamento e abbassare le emissioni, ma non è detto che questi impianti siano automaticamente più rispettosi dell'ambiente o redditizi. Quello che conta è dove si trovano questi impianti e da dove proviene l'elettricità", spiega Tom Terlouw, scienziato presso il laboratorio delle analisi dei sistemi energetici del PSI e primo autore dello studio, citato nella nota.
Le migliori performance, secondo lo studio pubblicato martedì scorso sulla rivista Energy & Environmental Science, sono offerte dagli impianti "ibridi", che combinano energia solare ed eolica locale con quella prelevata dalla rete pubblica. Soluzioni completamente al di fuori della rete, pur riducendo al massimo le emissioni, risultano oggi troppo costose a causa della necessità di sistemi di stoccaggio aggiuntivi e parchi solari ed eolici di maggiori dimensioni.
Le regioni più promettenti sono quelle dove l'elettricità rinnovabile è abbondante e a basso costo, come Cina e Paesi Bassi. Al contrario, in paesi come Polonia o Sudafrica, dove la rete elettrica è ancora fortemente alimentata a carbone, l'impronta di carbonio dell'ammoniaca potrebbe essere persino peggiore di quella tradizionale.
La Svizzera non possiede una produzione industriale di ammoniaca e importa sia fertilizzanti minerali come prodotto finito che la materia prima stessa principalmente dai paesi confinanti. In linea di principio, quindi, gli impianti locali sarebbero interessanti, afferma Terlouw, sempre citato nel comunicato. Un vantaggio è costituito dalla corrente elettrica della rete elvetica, che contribuisce in modo relativamente modesto alle emissioni di CO2, in quanto l'elettricità è generata in prevalenza da centrali idroelettriche e nucleari (le energie fossili costituiscono una quota inferiore al 2%).
Lo studio ha considerato l'intero ciclo dell'ammoniaca, includendo la produzione di elettrolizzatori, pannelli solari e batterie, per evitare di trasferire altrove l'impatto ambientale. La strada verso un fertilizzante a zero emissioni è tracciata, ma richiederà scelte oculate e investimenti mirati.
La ricerca del PSI si concentra sulle tecnologie del futuro, l'energia e il clima, l'innovazione sanitaria e i fondamenti della natura. L'ente impiega un totale di 2.300 persone, il che lo rende il più grande istituto di ricerca della Svizzera. Il budget annuale è di circa 450 milioni di franchi.