L'ammoniaca, liquido refrigerante

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 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.

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.
Innanzitutto, l'ammoniaca ha qualità termodinamiche superiori, pertanto i sistemi di refrigerazione ad ammoniaca consumano meno energia.
In secondo luogo, è un refrigerante molto conveniente.
In terzo luogo, l'ammoniaca è compatibile con l'ambiente: non esaurisce lo strato di ozono e non contribuisce al riscaldamento globale.
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

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

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

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.

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

• https://www.epa.gov/sites/production/files/documents/ASHRAE_PD_Ammonia_Refrigerant_2010_1.pdf
• https://www.iiar.org/iiar/WCM/About_Ammonia_Refrigeration/About_Ammonia_Refrigeration_Home_Page.aspx
• https://www.associazioneatf.org/?page_id=2304

* 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.