Ammoniaca: cos’è, a cosa serve, e quali sono le sue qualità

Efficiente, naturale e già ampiamente utilizzata in ambito industriale: l’ammoniaca è uno dei refrigeranti più interessanti nel dibattito sulla transizione energetica. In un contesto normativo sempre più orientato alla riduzione delle emissioni climalteranti e all’eliminazione dei gas fluorurati, questo fluido naturale torna al centro dell’attenzione per le sue eccellenti prestazioni termodinamiche e il suo impatto ambientale praticamente nullo.

Ma cos’è davvero l’ammoniaca come liquido refrigerante? Quali sono i suoi vantaggi, i limiti e gli ambiti applicativi più adatti? In questo articolo analizziamo caratteristiche, sicurezza, campi di utilizzo e prospettive future dell’ammoniaca (R717), per capire perché rappresenta una soluzione concreta – e già disponibile – per sistemi di refrigerazione e pompe di calore ad alta efficienza.

Cos’è l'ammoniaca

L'ammoniaca è un composto chimico alcalino, incolore, prodotto sia in modo naturale che come sottoprodotto di numerosi processi reattivi creati dall'uomo.
Grandi quantità di gas naturale di ammoniaca provengono dal bestiame, dal suolo e persino dal corpo umano. Processi artificiali che emettono ammoniaca nell'atmosfera includono processi di combustione del carburante e impianti di trattamento delle acque reflue.

Le qualità dell’ammoniaca

Le eccellenti qualità termodinamiche dell’ammoniaca:

• è un fluido naturale;
• è facilmente reperibile e poco costosa;
• ha una buona efficienza energetica; alto calore latente e quindi minore carica di refrigerante;
• può prelevare energia rinnovabile dall’aria anche a temperature molto basse, evitando così ausili elettrici o back-up;
• è esente dalla normativa F-GAS;
• il suo ODP (Ozono Depletion Potential, rappresenta il potenziale di distruzione dell’ozono) è nullo;
• il suo GWP (Global Warming Potential, esprime la quantità di anidride carbonica corrispondente ad un kg di refrigerante emesso in atmosfera; in pratica esprime l’effetto serra diretto) è nullo.

Ammoniaca: vantaggi

Quali sono i vantaggi complessivi dell'utilizzo dell'ammoniaca come refrigerante?
Come refrigerante, l'ammoniaca offre quattro distinti vantaggi rispetto ad altri refrigeranti industriali comunemente usati.

1. Innanzitutto, l'ammoniaca ha qualità termodinamiche superiori, pertanto i sistemi di refrigerazione ad ammoniaca consumano meno energia.
2. In secondo luogo, è un refrigerante molto conveniente.
3. In terzo luogo, l'ammoniaca è compatibile con l'ambiente: non esaurisce lo strato di ozono e non contribuisce al riscaldamento globale.
4. In quarto luogo, l'odore riconoscibile dell'ammoniaca è il suo più grande vantaggio in termini di sicurezza: a differenza della maggior parte degli altri refrigeranti industriali che non hanno odore, i sistemi di refrigerazione ad ammoniaca hanno una comprovata sicurezza, in parte perché le perdite non possono sfuggire al rilevamento.

Caratteristiche termodinamiche dell'ammoniaca

L'ammoniaca ha una buona efficienza energetica: ha un alto calore latente che permette una minore carica di refrigerante e può prelevare energia rinnovabile dall'aria anche a temperature molto basse, evitando così ausiliari elettrici o back-up.

Vantaggi economici dell’ammoniaca

L'ammoniaca è uno dei composti presenti in natura più comuni ed è ben nota come base per i prodotti per la pulizia della casa e per numerose applicazioni nel settore agricolo, industriale e commerciale.

Il costo dell'ammoniaca è generalmente basso, significativamente inferiore a quello dei refrigeranti industriali competitivi e, per le caratteristiche termodinamiche sopra citate, è richiesta meno ammoniaca rispetto ad altri refrigeranti industriali per ottenere lo stesso effetto utile.

Vantaggi ambientali dell’ammoniaca

L'ammoniaca non contribuisce alla riduzione dell'ozono, all'effetto serra o al riscaldamento globale quindi è un refrigerante ecocompatibile. L'ammoniaca non ha effetti cumulativi sull'ambiente e una durata in atmosfera molto limitata (pochi giorni).

Viene anche usato negli impianti di produzione di energia per ridurre le emissioni di gas nocive dei camini di scarico, mediante iniezione nelle correnti di scarico della caldaia o della turbina a gas. L'ammoniaca può essere rilasciata nell'atmosfera da fonti come materiale organico in decomposizione, escrementi di animali, fertilizzazione del suolo, combustione di carbone, legno, ecc. e da eruzioni vulcaniche.

L'ammoniaca è un refrigerante naturale, non è un idrocarburo alogenato come molti dei refrigeranti sintetici sul mercato che, al contrario, riducono l'efficacia dello strato di ozono quando vengono rilasciati nell'atmosfera.

Con l'aumento della regolamentazione sull'uso di refrigeranti a base di clorofluorocarburi (CFC), idroclorofluorocarburi (HCFC) e idrofluorocarburi (HFC) e l'eliminazione graduale di CFC e HCFC, si stanno studiando attivamente refrigeranti alternativi per l'uso nei sistemi di refrigerazione esistenti: l'ammoniaca rappresenta una soluzione competitiva e rispettosa dell'ambiente.

Esempi di uso dell’ammoniaca

Uso industriale nei sistemi di refrigerazione

L'ammoniaca è ampiamente utilizzata come refrigerante in applicazioni industriali, come nei magazzini frigoriferi e nelle fabbriche di produzione alimentare. Grazie alle sue eccellenti qualità termodinamiche, è una scelta ideale per mantenere basse temperature in modo efficiente ed ecologico. È particolarmente comune nel settore della conservazione di carni, pesce, latticini e verdure.

Uso agricolo

In agricoltura, l'ammoniaca è un componente fondamentale nei fertilizzanti chimici, sotto forma di ammoniaca anidra o di soluzioni come il nitrato d'ammonio. Questo utilizzo è cruciale per migliorare la fertilità del suolo e aumentare la produttività agricola. Inoltre, è un prodotto versatile per la gestione degli impianti di stoccaggio del raccolto.

Uso per la produzione di energia

L'ammoniaca viene utilizzata negli impianti di produzione di energia come agente per il controllo delle emissioni. Viene iniettata nei camini di scarico delle turbine a gas e delle caldaie per ridurre gli ossidi di azoto (NOx), gas responsabili dell'inquinamento atmosferico e delle piogge acide. Questo processo, noto come "deNOx", è essenziale per rispettare le normative ambientali.

Norme di sicurezza

Tutti i sistemi di refrigerazione richiedono la valutazione del rischio e i sistemi ad ammoniaca non sono eccezioni: qualsiasi sistema di refrigerazione è regolato da normative efficaci, mature e costantemente aggiornate e riviste, che richiedono la predisposizione di valvole di sicurezza per proteggere il sistema e i suoi componenti in pressione da sovrappressioni e possibili guasti. Il metodo di rilascio più comune e preferito è lo sfiato del vapore dalle valvole di sfogo all'atmosfera. Inoltre, la proprietà auto-allarmante dell'ammoniaca (il suo odore) è immediatamente riconoscibile: anche piccole perdite vengono subito riconosciute e rapidamente riparate.

Referenze

• ASHRAE (American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers, Inc.) Position Document on AMMONIA AS A REFRIGERANT
• IIAR (The International Institute of All-Natural Refrigeration) - About Ammonia Refrigeration

Confronto tra l’ammoniaca (R717) e gli altri principali fluidi refrigeranti

* Il freon R-134a è un alogenuro alchilico usato come fluido refrigerante nei cicli frigoriferi a compressione.
** L'R-410° e l’R-407C sono miscele composte da idrocarburi fluorurati, impiegate come fluido refrigerante nei condizionatori d'aria.

Domande frequenti sull’ammoniaca come liquido refrigerante

Che cos’è l’ammoniaca e perché viene utilizzata come liquido refrigerante?

L’ammoniaca (R717) è un fluido refrigerante naturale, incolore e dall’odore molto caratteristico, utilizzato da decenni in refrigerazione industriale e nelle pompe di calore. È apprezzata perché offre ottime prestazioni termodinamiche, richiede cariche di refrigerante ridotte e non contribuisce all’assottigliamento dello strato di ozono né al riscaldamento globale.

Quali sono i principali vantaggi dell’ammoniaca rispetto ai refrigeranti sintetici?

Rispetto a molti refrigeranti sintetici, l’ammoniaca è facilmente reperibile, poco costosa e molto efficiente dal punto di vista energetico grazie all’alto calore latente. Inoltre ha ODP (Ozone Depletion Potential) pari a zero, GWP (Global Warming Potential) pari a zero ed è esente dagli obblighi previsti dalla normativa F-Gas. Questo significa che non contribuisce all’effetto serra diretto e non è soggetta alle stesse restrizioni ambientali dei gas fluorurati.

L’ammoniaca è sicura come liquido refrigerante?

L’ammoniaca è un gas tossico e va gestita con impianti progettati correttamente, sistemi di sicurezza adeguati e personale formato. Proprio il suo odore intenso, però, rappresenta un vantaggio: anche perdite molto piccole vengono percepite subito, permettendo interventi rapidi. Nei sistemi moderni le misure di contenimento, ventilazione e rilevazione rendono l’utilizzo dell’ammoniaca una soluzione consolidata e affidabile in ambito industriale.

In quali applicazioni è più indicata l’ammoniaca come refrigerante?

L’ammoniaca è particolarmente indicata per impianti industriali e terziari di media e grande potenza, per la produzione di freddo di processo, per la refrigerazione e per pompe di calore ad alta efficienza. È adatta soprattutto dove si richiedono elevate prestazioni energetiche, continuità di servizio e un basso impatto ambientale lungo l’intero ciclo di vita dell’impianto.

Qual è l’impatto ambientale dell’ammoniaca rispetto ad altri refrigeranti?

L’ammoniaca non è un gas fluorurato e non ha effetto serra diretto: il suo Ozone Depletion Potential (ODP) è nullo e il suo Global Warming Potential (GWP) è pari a zero. A differenza di molti HFC e altri refrigeranti sintetici, non contribuisce alla riduzione dello strato di ozono e non rientra tra le sostanze climalteranti regolamentate dai principali provvedimenti europei sugli F-Gas.

L’ammoniaca è compatibile con le politiche di transizione energetica e decarbonizzazione?

Sì. Essendo un fluido naturale a ODP e GWP nulli, l’ammoniaca è pienamente allineata con gli obiettivi di riduzione delle emissioni climalteranti. Nei sistemi di refrigerazione e nelle pompe di calore ad ammoniaca è possibile combinare alte efficienze, sfruttamento di energia rinnovabile dall’aria anche a basse temperature e assenza di contributo diretto all’effetto serra, rendendola una soluzione coerente con le strategie di transizione energetica.