Negli ultimi tempi si è molto discusso di quello che potrebbe diventare il vettore energetico del nostro futuro, sia per riscaldamento che per autotrazione, pulito e non inquinante: l’idrogeno. Questo elemento, il primo della Tavola Periodica (e il più leggero) è un gas biatomico, con formula H2, incolore, inodore e estremamente infiammabile; inoltre è il più diffuso nell’intero Universo. Il suo nome in greco significa “generatore d’acqua”: infatti l’idrogeno, bruciato, genera vapore acqueo, e per questo motivo non è da considerarsi un combustibile inquinante. Industrialmente viene ottenuto mediante elettrolisi dell’acqua o dagli idrocarburi come il metano (tramite steam reforming) per produrre la miscela nota come “gas di sintesi” tramite la seguente reazione:
CH4 + H2O → CO + 3 H2
Questa miscela è molto importante nell’industria chimica, dato che viene impiegata per la sintesi di molte sostanze, come l’ammoniaca (NH3) e il metanolo (CH3OH). In aggiunta, l’idrogeno viene ottenuto dai processi di cracking e reforming degli idrocarburi nell’industria petrolchimica; un esempio tipico è la trasformazione del cicloesano in benzene con catalizzatori a base di platino:
C6H12 → C6H6 + 3 H2
Il principale problema riguardante l’impiego dell’idrogeno come combustibile è il suo stoccaggio: infatti esso esplode facilmente a contatto con l’aria (in presenza di inneschi) e, al pari dell’ozono, dev’essere generato in situ, cioè al momento dell’uso. Stante l’attuale sviluppo tecnologico, l’idrogeno può essere effettivamente utilizzato a fini energetici come combustibile nei motori a combustione interna utilizzati su alcuni prototipi di auto. Le pile a combustibile, attualmente in via di sviluppo, sono poi un modo alternativo per ottenere energia sotto forma di elettricità dall’ossidazione dell’idrogeno senza passare dalla combustione diretta ottenendo una maggiore efficienza in un futuro in cui la produzione di idrogeno potrebbe avvenire da fonti rinnovabili e non più da combustibili fossili. Secondo i sostenitori della cosiddetta “economia all’idrogeno” queste due tecnologie a idrogeno, oltre a risolvere il problema energetico, sarebbero quindi anche in grado di offrire un’alternativa pulita agli attuali motori a combustione interna alimentati da fonti fossili. Attualmente si pensa di utilizzare l’energia solare per produrre idrogeno “green”, cioè in maniera rinnovabile: tramite pannelli fotovoltaici la luce solare verrebbe trasformata in energia elettrica, mediante la quale, in alcune celle di elettrolisi definite elettrolizzatori, si realizzerebbe l’elettrolisi dell’acqua e la generazione di idrogeno, il quale verrebbe poi bruciato come combustibile per autotrazione. Il problema principale di questo processo è la sua bassa conversione, che si aggira intorno al 10%: in altre parole, solo il 10% dell’energia solare catturata con i pannelli fotovoltaici diventerebbe idrogeno. Un’alternativa a questo metodo alla quale stanno lavorando i ricercatori ENEA è quella di separare i due componenti dell’acqua mediante il calore; dato che le temperature necessarie per effettuare la scissione dell’acqua in idrogeno e ossigeno gassosi sono molto alte (oltre i 3000 °C) i ricercatori italiani impiegano dei filtri speciali per separare i due gas, in aggiunta a materiali termoresistenti (tantalio e ceramica) e ad un impianto solare a concentrazione per generare il calore necessario. Questo processo, rispetto a quello di elettrolisi con i pannelli fotovoltaici, ha una percentuale di conversione del 20%. Quale che sia il processo utilizzato, la “roadmap” dell’Unione Europea è già tracciata fino al 2050; l’UE dovrà promuovere un aumento massiccio della produzione di elettrolizzatori, necessari per la trasformazione di energia rinnovabile (eolica e solare, soprattutto) in idrogeno verde, attraverso il processo di elettrolisi dall’acqua. Complessivamente, da qui al 2050, la Commissione Europea prevede investimenti tra 180 e 470 miliardi di euro nella produzione di idrogeno rinnovabile; secondo le stime, entro il 2050 l’idrogeno pulito potrebbe soddisfare il 24% della domanda di energia mondiale, con un fatturato annuo dell’ordine di 630 miliardi di euro. L’intento di Bruxelles di diventare leader mondiale del settore è reso ancor più evidente dalla Clean Hydrogen Alliance, presentata in concomitanza con la strategia UE. Obiettivo dell’alleanza è riunire l’intera catena del valore: investitori, partner governativi, istituzionali e industriali. Il modello è quello delle batterie: imprese, ricerca e autorità rappresentative degli Stati membri insieme nel tentativo di realizzare una catena di approvvigionamento completa ed efficiente per fare dell’Europa un continente leader nel settore dell’idrogeno verde. L’interesse per l’idrogeno pulito è in aumento in tutto il mondo: molti altri paesi stanno istituendo appositi programmi di ricerca e con ogni probabilità emergerà un mercato internazionale dell’idrogeno. Ciò implica una stretta collaborazione con i partner del vicinato orientale e meridionale. In questo contesto l’UE dovrebbe promuovere attivamente nuove possibilità di cooperazione nel settore dell’idrogeno, in modo da contribuire alla transizione dei paesi e delle regioni confinanti verso l’energia pulita e favorire la crescita e lo sviluppo sostenibili. La nuova rivoluzione industriale “verde” è già cominciata: a noi non resta altra scelta che diventarne protagonisti.
FONTI:
- Weissermel, H. J. Arpe “Chimica organica industriale” Piccin editore 1981
- https://it.wikipedia.org/wiki/Pagina_principale
