L'ammoniaca come carburante per i data center (e non solo): Fujitsu e Atmonia alla ricerca di nuovi catalizzatori

L'ammoniaca come carburante per i data center (e non solo): Fujitsu e Atmonia alla ricerca di nuovi catalizzatori

Fujitsu e Atmonia hanno annunciato che stanno collaborando nella ricerca di nuovi catalizzatori per la produzione più efficiente di ammoniaca, composto che vedono come possibile nuovo carburante per alimentare i data center

di pubblicata il , alle 13:31 nel canale Innovazione
Fujitsu
 

Fujitsu ha annunciato una collaborazione con la startup islandese Atmonia per trovare una soluzione alla produzione dell'ammoniaca in maniera più ecosostenibile: le due realtà stanno facendo ricerca su nuovi catalizzatori che siano in grado di aumentare l'efficienza della sintesi di ammoniaca, attualmente il processo chimico industriale più inquinante e dispendioso in termini energetici. L'intento è di usare l'ammoniaca come carburante con cui alimentare i data center in maniera più "verde" rispetto agli attuali generatori a diesel o ad altri combustibili fossili.

L'ammoniaca come carburante per i data center: l'idea di Fujitsu

L'ammoniaca è oggi uno dei composti chimici più prodotti al mondo. Il metodo per la sua produzione, che ha portato poi alla nascita dei fertilizzanti moderni e al conseguente incremento significativo della resa agricola, richiede l'uso del processo Haber-Bosch. Tale processo è estremamente dispendioso dal punto di vista energetico e prevede l'impiego di idrogeno da fonti fossili; insieme, questi due elementi da soli portano la produzione di ammoniaca nella posizione non invidiabile di costituire l'1% di tutte le emissioni di CO2 a livello globale.

Da tempo si è alla ricerca di metodi alternativi di produzione, ad esempio usando catalizzatori che possano rendere la reazione meno dispendiosa energeticamente. Proprio in tali ricerche sono impegnate Fujitsu e Atmonia, con l'intento di rendere la produzione di ammoniaca molto più sostenibile e, pertanto, di rendere il composto un mezzo per immagazzinare l'energia in eccesso prodotta dalle fonti rinnovabili. In tale modo si punta a risolvere uno dei problemi principali delle sorgenti rinnovabili, ovvero l'incostanza nella produzione energetica.

L'ammoniaca è un candidato significativo perché ha una densità energetica elevata (contiene più energia per litro del gasolio, ad esempio) e non emette CO2 durante la combustione. L'obiettivo è di arrivare a macchinari per la produzione di ammoniaca che possano essere inseriti in un container e, dunque, impiegati anche per la produzione in loco.

Il problema dell'ammoniaca è che non è un materiale facile da trattare. Versamenti e fughe sono altamente pericolosi, perché l'ammoniaca è altamente tossica; minime quantità disperse nell'ambiente possono causare grossi danni, in particolare per quanto riguarda la fauna acquatica. Oltre a ciò, la sua combustione imperfetta porta alla produzione di ossidi di azoto, che sono già ora strettamente regolamentati (basti pensare alle sempre più stringenti limitazioni sulle emissioni di ossidi di azoto per i motori diesel).

Il problema dell'efficienza è quello più difficile da risolvere. Per quanto un catalizzatore possa aumentare l'efficienza della reazione con la quale viene prodotta l'ammoniaca, il problema resta che tale reazione sarà molto probabilmente comunque più dispendiosa di alternative come le batterie.

Ciò non significa, però, che la ricerca debba fermarsi: anche se l'ammoniaca non sarà (probabilmente) il sostituto dei carburanti tradizionali, aumentare l'efficienza della sua produzione resta un problema d'importanza fondamentale per ridurre l'impatto sull'ambiente della produzione di fertilizzanti, esplosivi (necessari, ad esempio, in ambito minerario) e molto altro.

Mentre Atmonia sta lavorando sull'aspetto scientifico, Fujitsu si sta occupando di quello tecnologico: attualmente fornisce potenza di calcolo ad alte prestazioni e modelli di intelligenza artificiale per modellare i potenziali catalizzatori. Vengono usate anche simulazioni quantistiche, anche se è lecito ritenere che queste avvengano su computer classici e non quantistici. Secondo quanto riportato da The Register, attualmente Fujitsu impiega circa 100 nodi del supercomputer Fugaku per questa ricerca.

6 Commenti
Gli autori dei commenti, e non la redazione, sono responsabili dei contenuti da loro inseriti - info
Personaggio18 Luglio 2022, 13:48 #1
sulla ISS da sempre si ricicla l'urina per produrre acqua distillata che poi viene mineralizzata e resa potabile. Lo scarto è Ammoniaca pura al 99.9% Quello 0.1% sono tossine presenti nell'urina filtrate attraverso i reni dal sangue.
L'ammonica sull'ISS viene espulsa fuori, nello spazio.

Quanta ammoniaca si potrebbe ricavare direttamente dai depuratori fognari? Oltre all'ammoniaca delle urine c'è anche quella dei detersivi. Essa, insieme a tante altre cose viene sicuramente scartata, perché da un depuratore esce acqua non dannosa per l'ambiente e quindi priva di ammoniaca. Potrebbe essere un idea.
Sandro kensan18 Luglio 2022, 16:04 #2
Mi pare che l'articolo non abbia colto il punto che forse è un po' troppo scientifico per il lettore e per i giornalisti. L'ammoniaca oltre ad avere una forte intensità energetica è anche un vettore energetico, o meglio le due cose sono strettamente legate.

Il ciclo dell'ammoniaca è del tutto analogo al ciclo dell'acqua e dell'idrogeno che è anch'esso (H2O-H2) un vettore energetico. Anche il ciclo dell'acqua è ad alta densità di energia ma l'idrogeno è difficilmente stoccabile in bassi volumi se non a temperature criogeniche oppure altissime pressioni (700 bar).

Anni fa si parlava di:

Partendo dall'energia elettrica, ad esempio, 10 kwh produrrebbero 1 kg d'ammoniaca con un rendimento energetico complessivo energia elettrica -> H2 -> NH3 di circa il 50%.

e poi:

celle a combustibile che hanno dei rendimenti intorno al 60% trasformano l'ammoniaca in energia elettrica.

Quindi molti anni fa questo vettore energetico aveva un rendimento del 0.50*0.60 = 0.30 ovvero del 30%, paragonabile a un motore diesel.

Con questa nuove ricerche si punta a livelli di rendimento più elevati.

Le batterie sono escluse da questo conteggio in quanto non possono accumulare grandi quantità di energia e in più aggiungono al costo dell'energia accumulata il costo delle batterie (ogni kWh accumulato ha un surplus di costo notevole) che rende le rinnovabili troppo costose.

scriptors18 Luglio 2022, 16:07 #3
https://it.wikipedia.org/wiki/Ciclo_dell%27azoto

Trasformare l'Ammoniaca in Nitrato è un processo naturale fatto da batteri/funghi/piante (utilizzatori finali), per questo dai depuratori "esce" acqua non dannosa.

Fosse facile recuperare l'Ammoniaca non servirebbe la produzione industriale.
wobbly18 Luglio 2022, 16:09 #4
Le batterie così come sono ideate spostano il problema dell'inquinamento da punto di utilizzo (es. città, passi alpini) al punto dove vengono prodotte e dove saranno buttate una volta esaurite. Se le batterie fossero costruite con materiali inerti sarebbe un'altra questione ma secondo me il problema della fonte di energia trasportabile (es diesel...) potrà essere risolto soltanto trovando un carburante trasportabile meno inquinante e producibile in tutti i paesi senza particolari requisiti di materie prime particolari come il petrolio che si trova solo in poche zone del pianeta.
frankie18 Luglio 2022, 17:30 #5
E io che pensavo al raffreddamento dei datacenter con l'ammoniaca.

PS una volta i miei avevano un frigorifero ad ammoniaca. Al mattino riempito di Birre, a mezzogiorno eran ghiacciate. Classe energetica oltre la Z.
Personaggio19 Luglio 2022, 17:30 #6
Originariamente inviato da: scriptors
https://it.wikipedia.org/wiki/Ciclo_dell%27azoto

Trasformare l'Ammoniaca in Nitrato è un processo naturale fatto da batteri/funghi/piante (utilizzatori finali), per questo dai depuratori "esce" acqua non dannosa.


Grazie dell'informazione

Originariamente inviato da: wobbly
Le batterie così come sono ideate spostano il problema dell'inquinamento da punto di utilizzo (es. città, passi alpini) al punto dove vengono prodotte e dove saranno buttate una volta esaurite. Se le batterie fossero costruite con materiali inerti sarebbe un'altra questione ma secondo me il problema della fonte di energia trasportabile (es diesel...) potrà essere risolto soltanto trovando un carburante trasportabile meno inquinante e producibile in tutti i paesi senza particolari requisiti di materie prime particolari come il petrolio che si trova solo in poche zone del pianeta.


le batterie possono essere riciclate al 99.99%. L'unico problema è che la vendita delle materie prime seconde (ottenuto riciclando le batterie) hanno costi sul mercato 3 volte maggiori delle materie prime estratte naturalmente. Escluso l'Alluminio che invece costa molto meno riciclato.
Nel tempo i costi si abbasseranno, ma uno stato come l'Italia le dovrebbe fortemente incentivare, o costruirle e gestirle attraverso società a controllo statale. Noi non abbiamo terre rare, ma riciclando le batterie in casa potremmo accumulare discrete quantità di nostre terre rare che possono fare da scorta in caso di problemi geopolitici. E così favorire anche la produzione di batterie in loco, senza dover importare le materie prime perché recuperate dal riciclo.
NB. Più che riciclo della batterie, specialmente per quelle al litio, si tratta in realtà del riciclo dei metalli delle batterie, perché da una batteria riciclata non esce un altra batteria, ma i singoli metalli di cui è composta. In teoria questi metalli puri possono essere poi usati per fare altro.

Devi effettuare il login per poter commentare
Se non sei ancora registrato, puoi farlo attraverso questo form.
Se sei già registrato e loggato nel sito, puoi inserire il tuo commento.
Si tenga presente quanto letto nel regolamento, nel rispetto del "quieto vivere".

La discussione è consultabile anche qui, sul forum.
 
^