Motore ad ammoniaca, cos’è e come funziona

L’industria automobilistica è alla costante ricerca di soluzioni innovative per ridurre le emissioni nocive e l’impatto ambientale delle auto su scala globale. Tra le molte proposte che emergono, una delle più promettenti è il motore ad ammoniaca.

Dopo cinque anni di ricerca, il team di ingegneri della Sophia University di Tokyo, con a capo il professor Mitsuhisa Ichiyanagi, ha affermato che esiste la concreta possibilità di sfruttare l’induzione a vortice per bruciare l’ammoniaca e permettere il funzionamento delle automobili.

Secondo il professor Ichiyanagi, l’utilizzo di motori ad ammoniaca diventerà una valida alternativa ai costosi motori elettrici ma allo stesso tempo non andrà a compromettere gli sforzi per abbattere la produzione di CO₂. Difatti, il motore ad ammoniaca non emette anidride carbonica durante la combustione, contribuendo così alla riduzione dell’inquinamento atmosferico e all’abbattimento dell’effetto serra.

Inoltre, l’ammoniaca è già prodotta a livello globale per scopi industriali e agricoli, il che significa che è disponibile in quantità significative. Questo potrebbe semplificare la transizione verso l’uso dell’ammoniaca come combustibile per veicoli.

Cos’è il motore ad ammoniaca e come funziona

Il motore ad ammoniaca è un tipo di motore a combustione interna progettato per utilizzare l’ammoniaca come combustibile primario. L’ammoniaca (NH₃) è una molecola composta da azoto e idrogeno ed è molto utilizzata nell’industria chimica, soprattutto nella produzione di fertilizzanti. Ciò che rende l’ammoniaca così interessante come combustibile è la sua capacità di bruciare in modo pulito, producendo solo acqua e azoto come sottoprodotti, eliminando così le emissioni di CO₂ e altre sostanze inquinanti tipiche dei motori a combustione interna convenzionali.

Grazie a una svolta nelle tecnologie di funzionamento dei motori a combustione interna, che prevede l’utilizzo dell’induzione a vortice, i ricercatori giapponesi affermano che è possibile utilizzare la combustione dell’ammoniaca per far funzionare i motori. Il risultato consiste in una miscelazione di aria immessa con un flusso vorticoso nella camera di combustione, tale da permettere un’accensione efficiente dell’ammoniaca.

Il flusso vorticoso si riferisce a un movimento a vortice della miscela aria-carburante che entra nel cilindro del motore. Questo è vantaggioso perché favorisce una migliore miscelazione tra aria e carburante, creando un composto più uniforme. Ciò porta a una combustione più efficiente e alla riduzione delle emissioni inquinanti.

Ichiyanagi è convinto che i motori a combustione interna che utilizzano l’ammoniaca possano rappresentare un’opzione più economica rispetto alle auto elettriche.

In aggiunta, è stato condotto un approfondito studio sulla correlazione tra il sistema di aspirazione del motore e il flusso all’interno dei cilindri, mirando a bruciare soltanto ammoniaca. Lo sviluppo di veicoli con motore ad ammoniaca può contribuire a ridurre l’impatto ambientale dei trasporti su strada e favorire una transizione verso un futuro più sostenibile ed efficiente dal punto di vista energetico.

Vantaggi e svantaggi del motore ad ammoniaca

I vantaggi principali dell’utilizzo del motore ad ammoniaca includono la sua facilità di trasporto in forma liquida a temperatura ambiente, che richiede solo una leggera pressurizzazione per evitare la dispersione dei vapori, a differenza dell’idrogeno. Inoltre, l’ammoniaca è meno infiammabile dei combustibili convenzionali ed è più sicura da immagazzinare.

Grazie all’assenza di carbonio nella sua composizione, quando viene utilizzata come carburante produce minori emissioni rispetto ai combustibili fossili tradizionali come la benzina o il gasolio.

In più, l’ammoniaca è già prodotta su larga scala per usi industriali e agricoli, il che semplifica la sua disponibilità come combustibile per i veicoli.

Tuttavia, il processo più utilizzato per produrre ammoniaca a livello mondiale non è affatto ecologico: richiede l’impiego di idrocarburi, causando l’emissione di due tonnellate di CO₂ per ogni tonnellata di ammoniaca prodotta. In sostanza, il problema delle emissioni di anidride carbonica non viene risolto.

L’ammoniaca è pericolosa anche in caso di esposizione diretta, come in un incidente. Per questo motivo, è necessario adottare particolari precauzioni per garantire che non danneggi il motore o il serbatoio a causa delle sue proprietà corrosive. Inoltre, l’ammoniaca è tossica e, una volta rilasciata in atmosfera, si combina con altre sostanze per formare polveri sottili e smog, oltre ad avere un odore sgradevole.

Di conseguenza, sarebbero necessari impianti di rifornimento e alimentazione perfettamente sigillati, che al momento non esistono: si verifica quindi, in parte, il problema infrastrutturale simile a quello dell’idrogeno. Inoltre, sebbene l’ammoniaca non contenga carbonio, essenziale per le emissioni di CO₂, è ricca di azoto, quindi gli ossidi di azoto continuerebbero a richiedere catalizzatori adeguati, come già succede ai motori diesel. Questi catalizzatori, peraltro, funzionano con l’AdBlue, un additivo a base di urea derivato dall’ammoniaca stessa.

La sfida più grande da affrontare riguarda però un fondamentale aspetto tecnico: l’ammoniaca ha una velocità di combustione bassa, il che rende complicato ottenere una combustione completa, in special modo quando il motore opera a regimi di rotazione elevati.

Nonostante vi siano ancora sfide da affrontare prima che i veicoli alimentati ad ammoniaca possano diventare una realtà, questa ricerca offre promettenti prospettive per ridurre l’impatto dell’anidride carbonica sull’inquinamento.