Idrogeno grigio, blu o verde?

 

di Bartolomeo Buscema

Apparato ideato da Cavendish per la produzione di idrogeno in laboratorio (Philosophical Transactions, 1766)

Sì sono questi gli aggettivi che accompagnano l’idrogeno quale fonte di energia per il nostro futuro. In realtà sono tre modalità per ottenere idrogeno che comportano differenti impatti ambientali. Il metano costituisce, oggi, la fonte primaria per la produzione di idrogeno grigio, perché nel processo di steam reforming viene rilasciata anidride carbonica nell'atmosfera, contribuendo così al problema del riscaldamento globale. E’, dunque, una modalità da scartare.

Invece, l’idrogeno blu è quello prodotto da combustibili fossili tra cui il gas naturale, ma in questi casi l'impianto di produzione è accoppiato con un sistema di cattura e di stoccaggio permanente della CO2 prodotta nel processo. Qui è necessario spendere qualche parola. Lo stoccaggio dell’anidride carbonica è ottenuto attraverso un sistema che separa, tramite dei solventi, l’aria aspirata miscelandola all’acqua che poi viene iniettata ad una profondità di circa 1000 metri dove in un paio d’anni si trasforma in roccia. E’, oggi, un processo costoso, circa 700 dollari per ogni tonnellata di anidride carbonica stoccata e non replicabile perché richiede particolari condizioni del sottosuolo. Nonostante l’elevato costo, in Islanda è stato costruito il più grande impianto di questo genere che cattura 4000 tonnellate di anidride carbonica all’anno. Una bazzecola   rispetto ai 35 miliardi che emettiamo, ogni anno, a livello planetario, ma in futuro le cose cambieranno se stiamo al programma dell’Agenzia Internazionale dell’Energia (IEA) che fissa a dieci milioni di tonnellate la quantità che dovremmo immagazzinare ogni anno entro il 2030.Un obiettivo raggiungibile se si pensa che è allo studio un impianto, da collocare in Texas, che dovrebbe avere una potenzialità di un milione di tonnellate all’anno. Altri impianti di grosse dimensioni sono previsti in Canada   e negli Stati Uniti. Ma il nocciolo del problema ambientale non è trovare modi per assorbire l’anidride carbonica, dobbiamo invece cercare di emetterne di meno. C’è, infine, l'idrogeno verde che, come suggerisce il colore, è quello più sostenibile. Si caratterizza per un processo basato sull'elettrolisi dell'acqua che utilizza la corrente elettrica prodotta con sistemi e impianti che utilizzano le fonti rinnovabili.

Il diidrogeno è altamente infiammabile all'aria. Il disastro dell'Hindenburg, il 6 maggio del 1937, fu dovuto anche a questa sua caratteristica

 

Ed è quest’ultima modalità di produzione quella compatibile con la decarbonizzazione così tanto auspicata per contenere gli effetti nefasti dell’emergenza climatica che stiamo attraversando. Negli ultimi anni la diffusione dell’idrogeno come combustibile ottenuto dall’elettrolisi è stata penalizzata per l’eccessivo costo. Ora le cose, per fortuna, sono cambiate grazie alla costante contrazione del costo di produzione di energia elettrica da fonti rinnovabili, e alla diminuzione del prezzo di mercato degli elettrolizzatori. Oggi, le cose sembrano cambiare se leggiamo  quanto affermato nel documento sulla  Strategia europea dell’utilizzo dell’idrogeno verde :   la produzione di idrogeno verde costituisce una filiera cruciale per raggiungere la piena decarbonizzazione specialmente nei settori industriali  (soprattutto acciaio, ceramica, vetro),  del trasporto pesante e  leggero su strada  e per via aerea .Per quest’ultima modalità, registriamo che la società Airbus ha annunciato il primo aereo a idrogeno per il 2035.Per quanto concerne la produzione di acciaio  senza emissioni di anidride carbonica, la Svezia  è già partita con il  progetto Hybrit; mentre, in Austria, a Linz  è attivo un  elettrolizzatore da 6 MW, sviluppato nell’ambito del progetto H2 finanziato da Bruxelles. Inoltre, nella suddetta Strategia si prevede di installare almeno 6 GW di elettrolizzatori per l’idrogeno rinnovabile entro il 2024 e 40 GW entro il 2030, rispetto ai 150 MW di capacità globale di oggi, raddoppiando anche i fondi per la ricerca fino a 1,3 miliardi di euro. Studi di programmazione energetica prevedono che, entro il 2050, il primo elemento chimico della tavola periodica potrebbe rappresentare circa il 20 per cento dei consumi energetici italiani. È un dato auspicabile posto che abbiamo la tecnologia e competenze per attuarlo. Se ora puntiamo i riflettori su quello che succede nel mondo, notiamo che la Cina prevede di costruire nella Mongolia Interna di uno dei principali impianti di elettrolisi per la produzione di idrogeno verde. Insomma, c’è un certo fermento che trova una forza corroborante nell’ ultimo rapporto New Energy Outlook (NEO), l’analisi annuale e globale sul futuro dell’economia energetica, nel quale vengono individuati tre scenari per raggiungere le emissioni nette pari a zero, il primo dei quali prevede un uso estensivo di elettricità da fonti rinnovabili integrato dall’idrogeno verde.

Per la produzione di idrogeno in laboratorio si usa il voltametro di Hoffman che scinde idrogeno e ossigeno, mediante elettrolisi, dell’acqua acidulata. Nel disegno l’ apparato pubblicato nel  libro di Hofmann nel 1866

Il Galileo