Produzione di ammoniaca da CDR: sostenibilità energetica/ambientale confrontata con l'utilizzo del gas naturale = Production of ammonia from RDF: energy and environmental sustainability compared to the use of natural gas

La produzione di ammoniaca si aggira intorno a 150 milioni di tonnellate all’anno ed è destinata ad aumentare in quanto componente fondamentale per la produzione di fertilizzanti. Attualmente è prodotta mediante il processo Haber-Bosch ottenendo l’idrogeno dal reforming del gas naturale, ma sarebbe preferibile ridurre la dipendenza di questo composto dalle fonti fossili. È perciò indispensabile pensare ad un nuovo processo per la produzione di ammoniaca. Il presente studio ha l’obiettivo di confrontare da un punto di vista ambientale ed energetico, la sostenibilità del processo di produzione di ammoniaca mediante lo sfruttamento della gassificazione del CDR (combustibile derivato dai rifiuti) per ottenere l’idrogeno, piuttosto che dal reforming del gas naturale. Il caso studio e la progettazione del processo si basa su un impianto ipotizzato di medie dimensioni, con l’obiettivo di produrre una portata di 1500 tonnellate al giorno di ammoniaca. La prima sezione riguarda la separazione criogenica dell’aria mediante due colonne di distillazione per ottenere una corrente di azoto molecolare puro e una corrente ricca di ossigeno. Quest’ultima viene utilizzata come agente gassificante nel processo di gassificazione del CDR, dal quale si produce syngas. Questo syngas è purificato grazie all’assorbimento con monoetanolammina (MEA) per rimuovere i composti acidi che potrebbero avvelenare il catalizzatore del processo Haber-Bosch. L’idrogeno e l’azoto sono infine utilizzati per la sintesi dell’ammoniaca. Le simulazioni per chiudere i bilanci di massa ed energia delle sezioni sono state eseguite utilizzando un software di ingegneria di processo (ASPEN), mentre la valutazione della sostenibilità viene eseguita utilizzando un software di valutazione dell'impatto ambientale (SimaPro). Tale valutazione è principalmente incentrata sul Cumulative Energy Demand (CED) e sul Global Warming Potential (GWP) come indicatori chiave che consentono di confrontare il processo simulato con il tradizionale processo di produzione di ammoniaca che è riportato sui database. I risultati indicano che il CED del processo simulato è maggiore (c. 40%) rispetto al processo tradizionale di confronto (35 MJ/kg NH3), a causa dei fabbisogni energetici della sezione di gassificazione. D’altra parte, il ruolo del GWP è considerato anche sui compromessi tra i processi analizzati. Nonostante questo dato risulti superiore rispetto al processo tradizionale (in termini di CED), è importante sottolineare la rilevanza che questa tipologia di processo avrà quando le risorse fossili risulteranno sempre più scarse, ma sarà comunque necessario produrre ammoniaca per ottenere i fertilizzanti che permettono la crescita delle coltivazioni nei terreni agricoli. Se questo processo di produzione sarà realizzato dalla gassificazione del CDR, come ideato in questa tesi, si potrà effettivamente parlare dell’ottenimento di alimenti dai rifiuti.