Breve lezione sull’idrogeno
Che cos’è? Come si produce? Perché si è iniziato a parlarne in ottica di transizione ecologica? Che livelli di sicurezza garantisce il suo utilizzo? Quali settori sono pi&u
Che cos’è? Come si produce? Perché si è iniziato a parlarne in ottica di transizione ecologica? Che livelli di sicurezza garantisce il suo utilizzo? Quali settori sono più interessati al suo sviluppo e impiego? È una possibile opzione da affiancare alle auto elettriche per dar vita ad una mobilità sempre più green? Ecco alcune risposte alle più frequenti domande riguardanti un nuovo fronte di impegno verso un’economia sostenibile
La riduzione delle emissioni di anidride carbonica e metano nell’atmosfera in seguito all’uso delle fonti di energia fossili, prevede che vi siano più strade da percorrere, le quali, indirizzate là dove il loro impiego è più proficuo, diano i migliori risultati all’umanità. Ora, se da un lato si parla molto dell’utilizzo di energia elettrica attraverso l’uso di batterie che stanno lavorando su un numero sempre crescente di auto elettriche, poco si parla dello sviluppo dell’utilizzo dell’idrogeno come fonte di energia pulita. Eppure, vi sono numerosi progetti che stanno dimostrando la sua assoluta affidabilità. L’idrogeno è un gas (incolore e inodore) e quando viene utilizzato dà come sottoprodotto solo acqua, redendolo così, estremamente pulito. Cerchiamo allora di capire gli elementi fondamentali del suo utilizzo, partendo, prima di vedere le applicazioni, da come lo si produce.
Come si produce?
Per produrlo si possono percorrere varie strade. Una prima, chiamata “tradizionale”, prevede di ottenerlo dalla raffinazione del petrolio o del gas, ma poiché richiede molta energia si hanno elevate emissioni di anidride carbonica nell’atmosfera, una via, dunque, che non risolve il problema “ambiente”. La strada pulita che porta all’idrogeno chiamato “verde” prevede di utilizzare fonti rinnovabili di energia, come il solare, l’eolico o l’idroelettrico, attraverso il processo di elettrolisi dell’acqua. Il sistema che utilizza l’elettrolisi, chiamato “elettrolizzatore”, utilizza energia elettrica per dare vita ad una reazione chimica in grado di suddividere la molecola dell’acqua (H2O) nei suoi due componenti di base, idrogeno e ossigeno. L’ossigeno se ne va nell’atmosfera e non ha effetti negativi, mentre l’idrogeno viene immagazzinato per l’utilizzo che se ne vuole fare. Utilizzando le fonti di energia rinnovabili, non si producono gas serra o altri gas inquinanti e questo è il motivo fondamentale per cui l’idrogeno che si produce ottiene l’appellativo di “verde”. Attualmente l’idrogeno verde costa di più rispetto a quello tradizionale, ma l’incremento delle energie rinnovabili lo sta portando sempre più a livelli competitivi. Ad onor di cronaca, va detto che esistono anche altre tecnologie per produrre idrogeno, ma che al momento non sono concorrenziali con l’elettrolisi.
Chi lo sta utilizzando?
A questo punto ci chiediamo: “Quali sono i migliori usi dell’idrogeno?” L’utilizzo migliore dell’idrogeno è nei settori industriali definiti “hard-to-abate”, cioè quelli per cui l’elettrificazione è tecnicamente difficile e poco competitiva: questi hanno bisogno di grossi quantitativi di energia e risulta complesso, dunque, abbattere le emissioni di gas serra. Rientrano in questi settori l’industria legata alla produzione di acciaio, ceramica e cemento, l’industria chimica, le fonderie e il trasporto navale e aereo a lungo raggio. Fino ad oggi le energie richieste da queste industrie sono state prodotte dai combustibili fossili. In questi casi però, l’idrogeno può essere utilizzato direttamente come combustibile, anche se il processo risulta estremamente complesso. Se si prende l’idrogeno e lo si unisce all’ossigeno (2H2 + O2 → 2H2O), esattamente come si fa, per esempio, bruciando metano (CH4 + 2O2 → CO2+ 2H2O), si ottiene energia senza produrre anidride carbonica, ma come sottoprodotto solo acqua sotto forma di vapore. Sembrerebbe semplice, vista la reazione chimica, ma il problema principale sta nel fatto che la reazione ossigeno-idrogeno può dare origine a fiamme che vanno in direzione opposta a quella con cui vengono messi a contatto i reagenti, con possibilità di esplosioni o danni ingenti al bruciatore. Inoltre, la reazione avviene a temperature molto superiori rispetto a quella del metano e questo può sottoporre a stress notevoli i materiali utilizzati. E non ultimo poiché nell’aria vi è azoto questo prende parte alla reazione dando origine, tra l’altro, a biossido di azoto, un gas irritante. Va detto però, che si sono già aperte varie strade per bruciare l’idrogeno senza fiamma con ottimi risultati, anche se non ancora a livello di produzione in grande stile.
Quale il suo futuro nella mobilità?
Vien da chiedersi ora se l’idrogeno non risulti un combustibile ideale anche per le automobili, visto che vi sono vari progetti in tal senso. Anche se non tutti sono d’accordo va detto che allo stato attuale lo sviluppo delle auto si sta indirizzando verso quelle elettriche, non solo per il costo inferiore di acquisto e manutenzione, ma anche perché i veicoli elettrici sono 2,5 volte più efficienti rispetto a quelli ad idrogeno. Tra l’altro mentre una macchina elettrica classica ha le batterie che producono direttamente energia elettrica per il motore, un’auto a idrogeno ha bisogno di una cella a combustibile, ossia un dispositivo elettrochimico, composto da membrane ed elettroliti (sostanze chimiche ad hoc) in grado di creare il processo opposto di un elettrolizzatore, così da produrre l’energia elettrica da incanalare nel motore. Va comunque detto che le ricerche vengono portate avanti anche in questo settore, tant’è che sono già stati costruiti camion a celle a combustibile e recentemente anche il primo treno e una nave. Per sistemi di trasporto più pesanti delle macchine potrebbe essere più idoneo.
Quanto è sicuro?
C’è un’ultima domanda che ci si pone a proposito dell’uso dell’idrogeno: è sicuro? L’idrogeno è molto leggero, più leggero dell’aria, per cui in caso di perdite accidentali si diffonde rapidamente verso l’alto, disperdendosi in atmosfera. Tuttavia, ad alte concentrazioni, essendo un gas altamente infiammabile, può diventare potenzialmente pericoloso se innescato, dando origine ad esplosioni. Esattamente come per altre sostanze utilizzate nell’industria, tuttavia, esistono standard di sicurezza già in vigore da anni per produzione, immagazzinamento e utilizzo che permettono l’uso dell’idrogeno in sicurezza.
