E’ stata condotta una ricerca bibliografica allo scopo di evidenziare gli studi più significativi sulla stabilità termodinamica dell’ammoniaca e sulla cinetica delle reazioni di decomposizione e di ossidazione nelle condizioni operative attese per gli impianti ultrasupercritici. I risultati più importanti possono essere così riassunti: a. i pochi studi esistenti sulla caratterizzazione della stabilità cinetica dell’ammoniaca sono condotti nelle condizioni supercritiche tipiche della SCWO; b. l’ammoniaca sembra avere un’ottima stabilità fino a T < 540-550 0 C (e a P di ca. 250 bar). A temperature superiori tende a decomporre con velocità significative, che possono venire esaltate dalla presenza nel sistema di un co-ossidante (per esempio,. metanolo, acido acetico, ovvero una specie organica che favorisca la formazione di specie radicaliche) c. esiste uno studio (Webley, P.A. et al.) che ha cercato di chiarire il processo di decomposizione dell’ammoniaca nelle condizioni operative tipiche del processo SCWO. Lo studio di Webley è stato condotto nelle seguenti condizioni operative: reattore tubolare, 530-700 0 C: 246 bar, concentrazione iniziale di ammoniaca pari a 1.92-6.85 x 10 -3 mole/l, concentrazione iniziale di ossigeno pari a 1.92-6.85 x 10 -3 mole/l, tempi di contatto, τ, di 4.4 – 10.8 s. I punti essenziali sono: • la reazione sembra procedere attraverso un meccanismo omogeneo/eterogeneo, in quanto le pareti del reattore (Inconel 625) hanno un effetto catalitico; • a 640 0 C la conversione dell’ammoniaca è pari a 3-11% (a seconda del valore di τ); la velocità di reazione è di ca. 1.3 – 6 x 10 – 5 gmole/(l*s); • per T<640 0 C e per un τ di ca. 10.5, gli autori non hanno osservato una conversione significativa di ammoniaca (<3%); • gli autori non hanno osservato alcuna formazione apprezzabile di H 2 , anche se questo poteva essere dovuto al limite di misura dello strumento (un GC), avendo gli autori indicato per lo strumento un limite di rilevabilità di 50 ppm; • l’effetto catalitico delle pareti del reattore è stato evidenziato misurando le conversioni in un reattore a letto impaccato riempito con beds di Inconel 625; • in due prove effettuate in assenza di ossigeno a 700 0 C e con un τ pari a 10.5 s, gli autori hanno osservato una conversione di ammoniaca non superiore all’1% che è dello stesso ordine di grandezza dell’errore sperimentale. Prendendo questo valore si può stimare una velocità di decomposizione di ca. 8 x 10 -6 gmole/(l*s) che risulta molto piccola rispetto alla velocità di ossidazione {4.68 x 10 – 5 gmole/(l*s) a 700 0 C}; • i prodotti di combustione non sembrano contenere ossidi di azoto, anche se il limite di misura dello strumento nei confronti di questi ossidi è di 100 ppm. Nel reattore a letto impaccato sono state rilevate tracce di ossido nitroso (< 0.05%) per conversioni dell’ammoniaca > 10%; • la reazione si può descrivere in modo ragionevole con una cinetica del primo ordine rispetto all’ammoniaca e di ordine zero rispetto all’ossigeno.

Viene poi qui riportato lo stato d’avanzamento relativo alla realizzazione del circuito sperimentale CORCHIMUSC. Questa infrastruttura sarà utilizzata per le attività sperimentali sulla chimica del ciclo di impianti ultrasupercritici, nell’ambito delle quali è stato avviato questo studio sulla stabilità dell’ammoniaca.