Realizzare un “buon” impianto per produzione di idrogeno non è cosa da poco. Soprattutto se per “buon” impianto si fa riferimento ad una struttura che abbia, nel tempo, un impatto ambientale pari a zero.
Attualmente il più grande è situato nello Shell’s Energy and Chemicals Park di Wesseling, città tedesca della Renania. Ed è entrato ufficialmente in funzione. Questo, produce idrogeno verde.
Un impianto per produzione di idrogeno, infatti, può essere strutturato per attivare una serie di processi diversi.
I processi termochimici usano il calore e le reazioni chimiche per liberare l’idrogeno da materiali organici. Come i combustibili fossili e la biomassa, o da materiali come l’acqua.
L’acqua (H2O) può anche essere divisa in idrogeno (H2) e ossigeno (O2) usando l’elettrolisi o l’energia solare.
I microrganismi come i batteri e le alghe possono produrre idrogeno attraverso processi biologici.
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Un altro tipo di impianto per produzione di idrogeno può utilizzare processi termici che si basano sull’energia di risorse ancora differenti. Per esempio, il gas naturale o il carbone, per fare in modo che l’idrogeno venga rilasciato dalla loro struttura molecolare.
E ancora, in altri processi, il calore, in combinazione con cicli chimici chiusi, produce idrogeno da materie prime come l’acqua.
I processi appena citati fanno riferimento a:
- Riformazione del gas naturale (chiamata anche steam methane reforming o SMR);
- Gassificazione della biomassa;
- Riformazione di liquidi derivati dalla biomassa;
- Idrogeno termochimico solare (STCH).
Gli impianti per produzione di idrogeno, basati su processi elettrolitici, funzionano in maniera abbastanza complessa per chi non è del mestiere. Ma fondamentalmente si mettono gli elettrolizzatori in condizione di usufruire dell’elettricità, per dividere l’acqua in idrogeno e ossigeno.
Questa tecnologia è ben sviluppata e disponibile commercialmente. Inoltre si stanno sviluppando sistemi che possono usare in modo efficiente anche l’energia rinnovabile intermittente.
I processi di un impianto di produzione idrogeno
Per quanto riguarda i processi di scissione solare diretta dell’acqua, o fotolitici, questi usano l’energia luminosa per dividere l’acqua in idrogeno e ossigeno.
Questi processi sono attualmente a livello di fase iniziale della ricerca. Ma potrebbero offrire un interessante potenziale a lungo termine per la produzione sostenibile di idrogeno. Con un basso impatto ambientale.
Negli impianti per produzione di idrogeno che funzionano attraverso processi biologici, i microbi (come i batteri e le microalghe) possono produrre idrogeno attraverso reazioni biologiche. Usando la luce solare o la materia organica.
Anche questi utilizzano “percorsi” tecnologici ancora in fase di ricerca e sviluppo. Ma ci sono dimostrazioni pilota attualmente in corso.
Guardando al futuro, avrebbero il potenziale per una produzione di idrogeno sostenibile e a basso contenuto di carbonio.
L’idrogeno non è una fonte di energia rinnovabile come il sole o il vento. Né fa parte della categoria delle fonti non rinnovabili, come il petrolio. Infatti, viene definito con il termine “vettore”.
In natura non esiste da solo: come accennato, va estratto dall’acqua o da altre materie prime. Ed è importante sapere che l’energia che produce, è pari a quella usata per estrarlo.
Il vantaggio dell’idrogeno, però (rispetto ai combustibili fossili), è che rilascia energia pulita. Bruciando, quindi, non emette gas serra. Nelle celle a combustibile produce elettricità e ha come scarto soltanto il vapore acqueo.
Eppure, non è sempre così. Dagli impianti per produzione di idrogeno, esiste la possibilità di estrarne vari tipi.
Tipi di idrogeno
Attualmente, nella maggior parte dei casi, questo gas viene prodotto dal metano. E il risultato è che viene emessa parecchia CO2.
In questo modo si ottiene un idrogeno detto “grigio”. Che non è utile alla decarbonizzazione, cui aspirano le politiche attualmente in vigore per la transizione ecologica (ed economica).
Per l’idrogeno “blu”, invece (che viene comunque prodotto dal metano) vengono applicate delle tecniche che rendono possibile la cattura di CO2.
In realtà questa “cattura” del carbonio non è ben vista dagli ambientalisti. Che dal loro punto di vista osservano l’operazione solo come un processo inutile e costoso. In più, rallenterebbe il passaggio alle rinnovabili.
Infine, l’idrogeno “verde” di cui accennavamo sopra, prodotto dall’acqua con elettricità da fonti rinnovabili. Questo tipo di impianto per produzione di idrogeno emette solo ossigeno nel processo.
Quindi, potrebbe essere questa la soluzione per arrivare a zero emissioni di gas serra?
In realtà, innanzitutto la tecnologia degli impianti per produzione di idrogeno verde andrebbe sviluppata su vasta scala. Poi, il punto debole di questo gas è il trasporto. L’idrogeno è molto leggero, perciò non può usare le stesse tubazioni del metano. Inoltre per essere trasportato sulle autocisterne va compresso e questo prevede il consumo di energia.
C’è un fattore fondamentale che rende preferibile l’utilizzo dell’idrogeno alle altre fonti. Anche alle rinnovabili: le dimensioni delle batterie.
Per le automobili esistono già accumulatori sufficientemente piccoli. Mentre per i camion, i treni o le navi, al momento ci vorrebbero batterie enormi. Che risultano improponibili.
Per i grandi mezzi, la bombola di idrogeno, una cella a combustibile che produce elettricità e un motore elettrico, sono per ora il miglior sistema per muoversi a zero emissioni.
Possibili utilizzi dell’idrogeno
Un altro uso possibile per l’idrogeno, già in uso, è quello di mescolarlo con il metano. In una percentuale del 5% o anche del 10%.
Così può essere trasportato anche con le tubazioni ora esistenti. Questa miscela, bruciando in casa, per esempio attraverso le caldaie, produce comunque meno CO2 del metano puro.
Infine, grazie agli adeguati impianti per produzione di idrogeno, questo potrebbe essere usato nelle acciaierie al posto del carbone. Fabbricando acciaio senza generare emissioni.
Sempre che, il gas venga prodotto dall’acqua con le rinnovabili. E non dal metano.
