Analisi del ciclo di vita applicata ad un processo elettrochimico di produzione di ammoniaca mediante riduzione di nitrati

Ad oggi, l’ammoniaca è uno dei prodotti chimici più importanti a livello mondiale, poiché è prodotta in quantità ingenti (185 Mt nel 2020) ed è utilizzata per la maggior parte come intermedio nella sintesi di fertilizzanti azotati; attualmente, la sintesi di ammoniaca a livello industriale è coperta quasi interamente dal processo Haber-Bosch, impattante dal punto di vista del consumo energetico e dell’impronta ambientale. Tecnologie alternative al processo Haber-Bosch, mirate alla produzione di ammoniaca basata su fonti rinnovabili e alla riduzione degli impatti ambientali, stanno guadagnando recente interesse; tra queste, il processo elettrochimico NO3RR (Nitrate Reduction Reaction) sviluppato presso il Politecnico di Torino permette di sintetizzare ammoniaca dalla reazione di riduzione dei nitrati. In questo studio, la metodologia LCA (Life Cycle Assessment) è applicata per valutare il profilo ambientale del processo studiato su scala di laboratorio, in ottica ecodesign. In seguito alla costruzione di un inventario, in collaborazione con il Gruppo di ricerca in Elettrochimica del Politecnico di Torino, è stato possibile calcolare i potenziali impatti legati alla tecnologia, individuandone i principali hotspot ambientali, cioè i materiali e i sottoprocessi che maggiormente contribuiscono all’impronta ambientale complessiva; sono stati inoltre realizzati diversi scenari alternativi, per valutare la variazione degli impatti al variare dei materiali impiegati e dei consumi energetici. I risultati dello studio hanno permesso di individuare nel PTFE e nell’iridio il principale contributo agli impatti associati alla cella elettrochimica; è stato inoltre possibile valutare che un aumento di consumi di energia elettrica associato a tempi di reazione più lunghi contribuisce ad un aumento degli impatti della reazione. Per avvalorare il modello realizzato, è stata inoltre eseguita un’analisi di incertezza mediante il metodo Monte Carlo, che ha confermato i risultati ottenuti.