Autothermal reforming (ATR): una tecnologia promettente per produrre idrogeno a basse emissioni di carbonio

Nella corsa alla decarbonizzazione, il reforming autotermico (ATR - Autothermal Reforming) sta emergendo come una tecnologia promettente per produrre idrogeno a basse emissioni di carbonio su larga scala. Attraverso questo processo, Air Liquide sta rafforzando il suo impegno per accelerare la transizione energetica. Con progetti come quelli avviati in Giappone e negli Stati Uniti nel 2023, il Gruppo sta implementando l'ATR per soddisfare le esigenze dei suoi clienti industriali, riducendo al contempo le emissioni di CO₂ dei loro processi produttivi.

Cos’è l’Autothermal Reforming?

L'ATR è una tecnologia di produzione di idrogeno basata su un processo chimico avanzato. A differenza dei processi tradizionali, che richiedono grandi quantità di calore esterno, l'ATR combina due reazioni chimiche: ossidazione parziale e reforming del vapore. Queste due reazioni avvengono contemporaneamente all'interno di un reattore, generando il calore necessario al processo attraverso una reazione autotermica. Ciò significa che il sistema stesso produce il calore di cui ha bisogno, riducendo così notevolmente la dipendenza da fonti energetiche esterne. Guarda il video per saperne di più:

Cos'è e come funziona l'Autotheramal Reforming (ATR)?

Come funziona l'Autothermal Reforming?

In concreto, il gas naturale (metano) viene convertito ad alta temperatura con ossigeno e vapore in molecole di gas di sintesi, una miscela di idrogeno (H2), monossido di carbonio (CO) e anidride carbonica (CO2). La reazione chimica con l'ossigeno genera il calore necessario per “rompere” le molecole di metano. A valle, una reazione chiamata “shift” permette di convertire il CO in altro idrogeno e anidride carbonica grazie al vapore acqueo. Infine, l'idrogeno viene purificato per essere pronto all'uso, mentre la CO2 viene catturata per essere sequestrata o riutilizzata in altre industrie.
Il ruolo dell’Autothermal Reforming nella transizione energetica
Il vantaggio principale di questa tecnologia risiede nella cattura semplificata del carbonio. Se combinato con una soluzione di cattura della CO₂, l'Autothermal Reforming offre una maggiore efficienza energetica e un processo produttivo semplificato, consentendo di catturare fino al 99% delle emissioni di carbonio in impianti industriali integrati e quindi più compatti. Combinando questi processi, l’ATR produce idrogeno a basse emissioni di carbonio, che contribuisce a decarbonizzare industrie particolarmente energivore come quelle chimiche, le raffinerie o la mobilità. Questi settori possono utilizzare l’idrogeno a basso contenuto di carbonio in sostituzione del gas naturale nei loro processi per ridurre le emissioni di CO₂ senza perdere efficienza.

Progetti promettenti di Autothermal Reforming in collaborazione con INPEX Corporation

Nel 2023, Air Liquide ha lanciato un progetto pilota in Giappone, in collaborazione con INPEX Corporation, un gruppo energetico giapponese, per produrre idrogeno e ammoniaca a basse emissioni di carbonio utilizzando la tecnologia dell’Autothermal Reforming. Il Giappone è fortemente impegnato nella transizione energetica, come dimostra il suo piano di investire 103 miliardi di euro nell'idrogeno nei prossimi quindici anni¹. L'ATR è quindi una soluzione chiave per ridurre le emissioni di CO₂ e garantire al contempo l'approvvigionamento energetico. Questo progetto è il primo nel Paese e segna un punto di svolta per la produzione di massa di idrogeno decarbonizzato, dimostrando l’applicabilità della tecnologia ATR.

Nello stesso anno, INPEX Corporation, Air Liquide, LSB Industries, Inc. e Vopak Moda hanno deciso di collaborare allo sviluppo di un progetto di produzione ed esportazione di ammoniaca su larga scala a basse emissioni di carbonio sul canale navale di Houston, negli Stati Uniti, utilizzando la tecnologia dell’Autothermal Reforming. In caso di prosecuzione nello sviluppo, la prima fase del progetto mira a produrre più di 1,1 milioni di tonnellate all'anno di ammoniaca a basse emissioni di carbonio entro la fine del 2027.

Grazie alla padronanza nell’Autothermal Reforming, Air Liquide conferma il suo ruolo come una delle aziende leader tecnologiche nella decarbonizzazione dell'industria. Continuando a investire nella catena del valore dell'idrogeno a basse emissioni di carbonio, il Gruppo continua a sviluppare questo processo su scala globale. Attraverso grandi progetti e collaborazioni strategiche, Air Liquide sta contribuendo attivamente alla diffusione dell'idrogeno a basse emissioni di carbonio, essenziale per la transizione energetica.

¹ Courrier international (articolo in francese)

Autothermal Reforming e Steam Methane Reforming: quali sono le differenze?

Entrambe le tecnologie convertono gli idrocarburi in idrogeno:

• l'ATR (Autothermal Reforming) converte il metano con vapore e ossigeno in syngas. L'aggiunta di ossigeno al reattore fornisce l'energia necessaria per completare la conversione, senza calore aggiuntivo.
• L'SMR (Steam Methane Reforming) converte il metano in syngas solo con il vapore, ma richiede un apporto di calore supplementare.

L'ATR è particolarmente adatto per le grandi capacità, mentre per quelle più piccole si preferisce l'SMR.