Gran parte dell’inquinamento ambientale è dovuto alle emissioni di ossidi di azoto (NOx), che vengono emesse in massa nell’atmosfera e sono responsabili di gravi problemi come lo smog fotochimico (inquinamento dell’aria da ozono originato da reazioni fotochimiche e altri composti. Di conseguenza si osserva un’atmosfera di colore piombo o nero. L’ozono è un composto ossidante e tossico che può provocare nell’uomo problemi respiratori), la pioggia acida e la perdita dello strato di ozono. Negli ultimi decenni si sta facendo uno sforzo per sviluppare tecnologie che limitino queste emissioni.
La principale fonte di squilibrio dei livelli globali di NOx è il settore dei trasporti e rappresenta il 55% del totale, il resto è dovuto al settore energetico (23%), principalmente in impianti di produzione di energia, settore industriale e agricoltura, e in misura minore a fonti naturali. Attualmente il trasporto su strada è il principale emettitore di ossidi di azoto. Negli ultimi anni è stato promosso l’uso del biodiesel. Sebbene il biodiesel abbia i suoi vantaggi, con il suo utilizzo i NOx aumentano fino al 12%.
La necessità di frenare i rischi ambientali derivanti dagli inquinanti emessi nell’atmosfera ha fatto sì che vengano imposti limiti legali alle emissioni. Gli standard imposti generalmente regolano le emissioni di NOx, CO, HC (idrocarburi incombusti) e MP (particelle).
Sia gli impianti di combustione che i veicoli possono essere equipaggiati con tecnologie di controllo delle emissioni che riescono a eliminare fino al 90% delle emissioni dei cosiddetti NOx (NOx = ossido nitrico NO + ossido nitroso N2O e diossido di azoto NO2). Ciò può essere ottenuto mediante l’applicazione di mezzi tecnologici o un uso più efficiente dell’energia, anche se nella pratica si combinano solitamente entrambe le strategie. Un’altra misura corretta sarebbe sostituire l’energia fossile con fonti di energia rinnovabile.
Sono stati sviluppati due tipi di tecniche per controllare le emissioni di questi composti. Da un lato, abbiamo le cosiddette “azioni primarie” che agiscono prima della formazione dei NOx. Esiste una grande varietà di tecniche primarie, anche se tutte si basano sulla modifica dei parametri di funzionamento o del design dei sistemi di combustione degli impianti. Lo svantaggio che presentano è che la riduzione di NOx raggiunta tramite questi sistemi non supera il 50-60%, il che rappresenta una limitazione per rispettare la legislazione vigente.
Un’alternativa economica per la riduzione dei NOx è la combinazione di catalizzatori NSR (Nox Storage-Reduction) e SCR (Riduzione Catalitica Selettiva) che può condurre a una maggiore conversione di NOx e selettività di N2 rispetto all’uso del solo NSR. Nonostante i benefici di questo sistema ibrido, bisogna tenere presente che lo svantaggio tipico dell’uso dei catalizzatori è l’avvelenamento da ossidi di zolfo. Tuttavia, il principale ostacolo all’implementazione di questa tecnologia è la capacità di immagazzinare diversi composti per realizzare ciascuna delle fasi della reazione catalitica, il che rappresenta un grande inconveniente quando si lavora con livelli di emissione molto bassi.
L’altro tipo di misure, cioè le azioni secondarie, consistono nel trattamento degli effluenti per eliminare gli ossidi di azoto già formati. Si caratterizzano per l’applicazione di tecnologie umide come le tecnologie di ossidazione e di assorbimento, e l’applicazione di tecnologie a secco composte da tecnologie catalitiche sia selettive che non selettive, che attraverso la loro installazione permettono di assicurare che i livelli di emissione non superino quanto stabilito dalla legislazione di ogni zona.
Concludiamo quindi che bisogna puntare e investire sforzi nello sviluppo di sistemi ibridi, per accoppiamento, di tecnologie catalitiche di post-trattamento, poiché rappresentano una tecnologia ottimale per la minimizzazione dell’impatto del NOx.