Più sostenibile delle batterie
Le auto elettriche sono il futuro, ma forse i veicoli alimentati a pipì sarebbero più sostenibili delle batterie elettriche.
Come spiegato qui, l’ammoniaca, che è una miscela di idrogeno e azoto (NH3), è presente all’interno della pipì. Brucia rapidamente e ha un’alta densità di energia per unità di volume, con notevoli vantaggi per l’ambiente. Poiché l’NH3 non contiene carbonio (C), la sua combustione non provoca l’emissione di gas a effetto serra, tra cui l’anidride carbonica e il monossido di carbonio.
Poiché l’ammoniaca ha una densità energetica più elevata rispetto alle batterie elettriche e alle celle a combustibile a idrogeno, questo risulta fondamentale per i trasporti pesanti via terra e via aerea, che sono fortemente limitati dal peso e dal volume.
Inoltre, i veicoli alimentati ad ammoniaca sono più leggeri e non presentano i problemi di smaltimento delle batterie agli ioni di litio.
Il fatto che l’ammoniaca sia stata impiegata a livello industriale per più di un secolo è un altro vantaggio, poiché l’infrastruttura per lo stoccaggio, la movimentazione e la consegna è già presente in tutto il mondo; pertanto, l’ammoniaca rappresenta il miglior combustibile per gli autocarri, le locomotive, gli aerei e le spedizioni a lunga distanza.
Nel 2009, la ricerca della dott.ssa Gerardine Botte ha dimostrato come sia possibile fare l’elettrolisi dell’urina umana per ottenere idrogeno a un costo molto inferiore rispetto all’elettrolisi dell’acqua. Durante la reazione elettrochimica, l’urea viene attratta sulla superficie dell’elettrodo di nichel, che poi passa gli elettroni necessari per scindere la molecola. Mentre l’azoto con una minima quantità di ossigeno e idrogeno viene raccolto sull’anodo, l’idrogeno puro si sviluppa sul catodo. Il processo produce anidride carbonica, che però non è presente nei gas raccolti in quanto si combina con l’idrossido di potassio presente nella soluzione per formare carbonato di potassio. I metodi di estrazione della pipì dall’acqua attualmente disponibili sono costosi e inefficienti. Prima di rilasciare emissioni di ammoniaca in fase gassosa, l’urea si idrolizza spontaneamente in ammoniaca. Queste emissioni causano la contaminazione dell’aria con particelle di solfato di ammonio e nitrato, che possono causare diversi problemi di salute, tra cui bronchite cronica, attacchi di asma e mortalità precoce.
Con tale sistema i robot potrebbero essere in grado di rifornirsi da soli grazie alla cella a combustibile microbica (MFC), inventata nel 2017 dai ricercatori britannici della University of West England. La MFC è un circuito elettrico alimentato da microbi come i batteri che consumano l’urina. Da allora, le celle sono state sviluppate per alimentare gli elettrodomestici.
I ricercatori del Laboratorio di Ricerca dell’Esercito degli Stati Uniti presso l’Aberdeen Proving Ground stanno anche vagliando la possibilità di utilizzare l’urina per alimentare celle a combustibile su larga scala che potrebbero, in teoria, alimentare intere basi e l’elettronica remota dei veicoli.
Qui potete trovare un esperimento per la realizzazione di celle a combustibile microbiche con l’urina.
Anche se gli scienziati sostengono l’uso dell’ammoniaca per la produzione di energia, ciò non è ancora stato pienamente implementato. Il potenziale dell’ammoniaca come vettore energetico non è stato esplorato appieno a causa della mancanza di attrezzature in grado di estrarla efficacemente in uno spazio ristretto. Tuttavia, con il progredire della tecnologia, la sua fattibilità in termini di capacità su larga scala è aumentata.
Una golf cart creata congiuntamente dall’Università di Oxford e dall’Università di Tecnologia di Hong Kong è stata presentata l’anno scorso come primo veicolo elettrico a celle a combustibile alimentato ad ammoniaca al mondo. L’ammoniaca viene conservata in una bombola in forma liquida e utilizzata per alimentare la golf cart. Passa poi attraverso un dispositivo chiamato cracker dove i catalizzatori creati dall’Università di Oxford nel Regno Unito la scompongono in azoto e idrogeno. Il 99,9% dell’ammoniaca può essere convertita e il restante 1% viene rimosso da un depuratore di gas. Per alimentare l’auto, l’elettricità viene generata dall’idrogeno acquisito. Insieme al vapore acqueo prodotto durante la reazione chimica, l’azoto viene rilasciato nell’ambiente insieme ad altri gas innocui.
Un motore ad ammoniaca a due tempi e a combustibile flessibile è in fase di sviluppo in Danimarca da parte di MAN Energy Solutions, che prevede di consegnare il primo esemplare nel 2024.
Un altro partecipante è Amogy, un’azienda statunitense del 2020. L’azienda ha inventato sistemi di alimentazione ad ammoniaca ad alta densità energetica e senza emissioni. Ha creato un reattore piccolo e molto efficace che può scomporre l’ammoniaca e utilizzare l’idrogeno per alimentare una cella a combustibile.
L’ammoniaca ha anche alimentato un trattore John Deere di medie dimensioni alimentato da un reattore Amogy. L’azienda ha creato un sistema ibrido di celle a combustibile in grado di generare energia per diverse ore utilizzando un normale serbatoio di stoccaggio del liquido e moduli di scomposizione dell’ammoniaca estremamente efficaci.
Amogy ha reso noto di aver raccolto altri 46 milioni di dollari di capitale, portando il finanziamento totale a 68 milioni di dollari. L’azienda intende utilizzare la sua tecnologia su una nave da carico oceanica e su un autoarticolato a 18 ruote. Si tratta di un’iniziativa importante perché porta l’ammonio fuori dai laboratori e in applicazioni pratiche e industriali.
Dato che l’urina è il rifiuto più abbondante del pianeta, non scarseggerà di certo a breve. Ecco perché dovrebbe essere la soluzione più utilizzata per ottenere energia in modo sostenibile.
