Le potenzialità dell'idrogeno

Se ne sente parlare, occasionalmente, dall’inizio del nuovo millennio. Istituzioni importanti annunciavano con sicurezza che sarebbe diventato nel giro di pochi anni il carburante più utilizzato per le automobili. L’idrogeno sarebbe stato l'arma definitiva contro il riscaldamento globale, un combustibile capace di azzerare le emissioni nocive. Le altre speranze si chiamavano energia eolica, fotovoltaico, veicoli elettrici, raccolta differenziata, riciclo e sostituzione di materiali inquinanti con altre sostanze, e sembra che tutte stiano facendo passi avanti trasformandosi in realtà, concretezza. Con l’idrogeno a che punto siamo?

In che modo si può utilizzare l’idrogeno

La produzione mondiale annua di idrogeno è di 500 miliardi di metri cubi, equivalenti a 44 milioni di tonnellate. Viene utilizzato principalmente per produrre altre sostanze, come ammoniaca, metanolo, concimi per l’agricoltura e anche come agente per il trattamento dei metalli.

Non è un gas nocivo per l’ambiente ed è importante sapere che può essere utilizzato per produrre energia. Potrebbe alimentare le caldaie delle nostre case, le automobili con motori tradizionali o elettrici, fornire elettricità a un costo per l’ambiente bassissimo.

Per produrre energia l’idrogeno deve essere inserito in delle specifiche apparecchiature dette “celle a combustibile”, nelle quali il combustibile (H) reagisce con l’ossigeno. In tal modo oltre all’elettricità si ricavano calore e acqua. L’idrogeno liquido viene infatti utilizzato nelle navicelle spaziali, riuscendo a far funzionare l’intero impianto elettrico, e garantendo una risorsa d’acqua all’equipaggio.

Oggi nel mondo si è in grado di produrre celle a combustibile “in miniatura”, che potrebbero diventare la fonte di energia di telefoni, tablet e computer. In tal modo non ci sarebbe più bisogno di caricabatterie, ma si passerebbe ad acquistare fiale d’idrogeno, oppure, vista l’attuale scarsa disponibilità, fiale di combustibili ricchi di tale sostanza, come metano o metanolo.

Le opportunità di utilizzo sono tante e importanti, perciò se sono questi i presupposti, qual è il problema?

Qual è il problema?

L’idrogeno allo stato puro non esiste in natura, deve essere ricavato dagli idrocarburi (CH), oppure dall’acqua (H20). Come si fa? Attualmente esistono tre metodologie, due delle quali più inquinanti e meno costose, un’altra decisamente meno inquinante ma ancora poco sostenibile dal punto di vista economico.

Il primo metodo è detto “riforming con vapore”: un idrocarburo viene fatto reagire con il vapore acqueo. Da tale reazione si ricavano idrogeno e CO2, uno dei gas serra più pericolosi sul pianeta. Il rapporto peraltro è decisamente negativo: per ogni tonnellata di idrogeno prodotto, vengono immesse diverse tonnellate di anidride carbonica in atmosfera. In sostanza per produrre un combustibile “pulito” si liberano grandi quantità di gas “sporco”. L’idrogeno ricavato da tale processo viene infatti definito “grigio”, e la spesa per produrlo si aggira intorno a 1.5 dollari al chilo.

Con il medesimo processo si ottiene l’idrogeno “blu”, ma in questo caso il 90% della CO2 prodotta dalla reazione viene “catturato” e sotterrato. Il costo di produzione in questo caso si registra intorno a 3.5 dollari al chilo.

L’ultimo metodo si serve della reazione chimica detta “elettrolisi”: la scissione del composto H20 (acqua) in idrogeno e ossigeno. Il macchinario nel quale è possibile realizzare la reazione, l’elettrolizzatore, ha bisogno di energia elettrica per funzionare, perciò per produrre una fonte di energia bisogna sfruttarne un’altra. Non è possibile, quindi, produrre idrogeno senza inquinare?

Come si risolve

È possibile se per attivare l’elettrolizzatore si sfruttasse l’energia elettrica proveniente da fonti rinnovabili: si ritorna a eolico e fotovoltaico.

Tali energie, come accennato in altre occasioni, seguendo l’onda della “rivoluzione green” si stanno sviluppando sempre di più e vengono utilizzate in misura sempre maggiore negli ultimi anni, grazie anche alla spinta dei governi tramite incentivi. Nel momento in cui arriveranno a prendersi un posto di prim’ordine nel mercato, i prezzi degli impianti diventeranno concorrenziali e perciò si abbasseranno notevolmente. A quel punto i produttori di idrogeno potranno sfruttare energia pulita per ottenerne una fonte altrettanto amica dell’ambiente, a prezzi sostenibili. Non a caso, il processo dell’elettrolisi attivato tramite energia da fonti rinnovabili porta alla nascita del cosiddetto idrogeno “verde”, green.

Le politiche di gestione di una così fondamentale fonte di energia per la Terra meritano una discussione esclusiva. Quest’anno gli Stati hanno avuto occasione di affrontare il tema e le premesse fanno ben sperare. L’UE, ad esempio, ritiene che la produzione di idrogeno verde arriverà nel 2030 a costare intorno a 1.5 dollari al chilo, il prezzo attuale del discusso idrogeno grigio, che rappresenta il 90% del totale disponibile.