Ammoniaca carburante marittimo: stato dell'arte e possibili applicazioni nello yachting

Nel recente bollettino rilasciato dall’EBI – European Boating Industry, l’associazione europea che rappresenta a livello istituzionale l’industria della nautica da diporto e del turismo nautico presso le istituzioni dell’Unione Europea – una delle news riguarda l’ammoniaca e il suo possibile utilizzo come combustibile nell’ambito marittimo. Negli ultimi anni, infatti, l'ammoniaca anidra (in chimica NH₃ ovvero una molecola composta da 1 atomo di azoto (N) e 3 atomi di idrogeno (H)) è entrata prepotentemente nel dibattito sui combustibili alternativi per la propulsione navale. Per questo abbiamo cercato di approfondire il tema.

L'interesse nasce da una caratteristica che rende unica la citata molecola: non contiene carbonio e quindi, quando viene utilizzata come carburante, non genera anidride carbonica. Questo la rende potenzialmente compatibile con gli ambiziosi obiettivi di decarbonizzazione fissati per lo shipping internazionale.

Ma per capire davvero di cosa stiamo parlando, è necessario chiarire alcuni concetti tecnici che ricorrono nel dibattito.

Quando si valuta l'impatto ambientale di un carburante, si usano due metriche fondamentali. La prima è il "tank-to-wake" (letteralmente "dal serbatoio alla scia"), che misura le emissioni generate durante l'uso del combustibile a bordo. L'ammoniaca, non contenendo carbonio, in questa fase ha emissioni di CO₂ pari a zero. Sulla carta, quindi, sembra perfetta.

La seconda metrica è il "well-to-wake" ("dal pozzo alla scia"), che considera l'intera filiera: dalla produzione del carburante fino al suo utilizzo. Ed è qui che le cose si complicano. Se l'ammoniaca viene prodotta con i processi tradizionali basati su gas naturale, il bilancio complessivo di CO₂ resta significativo. Se invece è prodotta con idrogeno da fonti rinnovabili – la cosiddetta ammoniaca verde – il profilo emissivo complessivo si riduce drasticamente.

Questa differenza non è un dettaglio tecnico: è il discrimine tra una soluzione realmente sostenibile e un semplice spostamento del problema altrove.

La tecnologia per l’utilizzo dell’ammoniaca c'è già e motori e fuel cell adatti sono in via di sviluppo. I principali costruttori di motori navali stanno infatti lavorando su tre direzioni. La prima riguarda i motori a combustione interna alimentati direttamente ad ammoniaca. La seconda punta sui motori dual fuel, capaci cioè di funzionare con doppia alimentazione – ad esempio diesel più ammoniaca – usando un combustibile pilota per l'innesco della combustione. La terza via sono i sistemi di conversione elettrica con fuel cell alimentate direttamente o indirettamente da ammoniaca.

I test a pieno carico su motori di grande potenza sono già stati comunicati dai motoristi. Le prime installazioni commerciali sono orientate verso navi cargo e unità offshore. La tecnologia, insomma, è in stato avanzato e sta uscendo dai laboratori.

 

Sul piano logistico, l'ammoniaca ha un vantaggio importante rispetto all'idrogeno: è già prodotta e trasportata su larga scala a livello industriale e può essere stoccata liquida a pressioni e temperature meno estreme. Ciò semplifica in termini relativi la gestione dei serbatoi a bordo.

Ma i limiti sono tutt'altro che trascurabili. L'ammoniaca è altamente tossica per l'uomo, rappresenta un rischio ambientale in caso di rilascio accidentale, è corrosiva su alcuni materiali e ha una combustione più lenta rispetto ai carburanti convenzionali, il che può richiedere l'uso di un combustibile pilota. Inoltre, durante la combustione si formano ossidi di azoto (NOx), possibile protossido di azoto (N₂O) e fenomeni di "ammonia slip", cioè tracce di NH₃ che sfuggono allo scarico.

Il risultato è che servono sistemi di ventilazione, rilevazione fughe, contenimento e post-trattamento dei gas molto più complessi rispetto ai combustibili tradizionali.

Il tema dell'uso dell'ammoniaca nello yachting è oggetto di studio, ma va affrontato con realismo e distinguendo per classe dimensionale e profilo operativo delle unità. Quello dei grandi yacht potrebbe l'unico segmento realmente compatibile. Le prime applicazioni realistiche, se arriveranno, riguarderanno verosimilmente yacht oltre i 70-80 metri, con volumi tecnici importanti, architettura diesel-elettrica o ibrida avanzata, e profili di utilizzo oceanico o expedition.

Le ragioni sono prettamente tecniche. Prima di tutto, serve spazio per i sistemi di sicurezza. L'ammoniaca richiede compartimentazioni dedicate, doppie barriere, ventilazione forzata, sensori e zone tecniche segregate. Solo yacht di grande volume possono assorbire questo impatto senza compromettere layout e comfort.

In secondo luogo, servono equipaggi tecnici addestrati e procedure di bunkeraggio complesse, più vicine al mondo delle navi mercantili che alla nautica da diporto tradizionale. Le piattaforme diesel-elettriche, poi, consentono più facilmente l'integrazione di combustibili alternativi tramite generatori dedicati o moduli fuel cell.

Infine, c'è una questione di coerenza operativa. Explorer yacht e yacht da spedizione, con lunghe navigazioni e autonomia elevata, sono più compatibili con combustibili alternativi a bassa densità energetica volumetrica rispetto al diesel. Nel settore yacht, inoltre, emergono vincoli aggiuntivi rispetto allo shipping commerciale. La sicurezza degli ospiti è prioritaria: la presenza di passeggeri non professionali alza il livello di requisito rispetto al cargo. Le compagnie assicurative dovranno definire criteri specifici, e oggi non esistono ancora.

Poi c'è il problema delle infrastrutture: i punti di bunkeraggio per ammoniaca sono oggi inesistenti nei marina. L'odore caratteristico dell'ammoniaca e la gestione anche di micro-rilasci sono problematici in ambito turistico. E infine, serbatoi e sistemi riducono sensibilmente gli spazi utili a bordo.

Per questo diversi studi di settore indicano l'ammoniaca più adatta a navi commerciali deep sea che non a unità passeggeri o diporto.

Per yacht sotto i 50-60 metri, allo stato attuale, lo scenario ammoniaca appare francamente poco praticabile. I volumi sono insufficienti, la complessità impiantistica eccessiva, la rete bunker assente e il rapporto rischio-beneficio non favorevole.

In queste classi dimensionali risultano molto più praticabili nel medio termine soluzioni come HVO e biofuel drop-in, metanolo, sistemi ibridi diesel-elettrici, idrogeno su scala limitata o batterie per navigazioni brevi.

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