L’idrogeno è l’elemento più abbondante nell’universo. Non a caso, è il primo a comparire sulla tavola periodica degli elementi. Essendo un vettore energetico e non propriamente una fonte, sul nostro pianeta lo si trova legato ad altri elementi quali ossigeno o carbonio. Per separarli e produrre idrogeno puro, è necessario portare a termine un processo che comporta alcuni costi e necessita di energia.
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La produzione dell’idrogeno
Uno dei metodi più utilizzati per produrre idrogeno è l’elettrolisi. Il processo è noto già dal diciannovesimo secolo e serve a scindere l’acqua, separando l’elemento ricercato dall’ossigeno, mediante il passaggio di corrente elettrica. Se l’energia necessaria all’elettrolisi deriva da fonti rinnovabili, si può parlare di idrogeno verde.
Recenti studi vorrebbero superare questa tecnologia, la quale comporta comunque un dispendio energetico. La ricerca si sta concentrando su due nuove frontiere. La prima è quella dell’estrazione dell’idrogeno dall’attività di batteri rossi, cianobatteri oppure microalghe. La seconda riguarda invece la gassificazione dei rifiuti solidi urbani (RSU) e delle plastiche non riciclabili. Questi materiali possono essere trattati a temperature molto elevate, in atmosfera priva di ossigeno, fino alla totale decomposizione. Questo processo genera idrogeno che può poi essere raccolto.
Al giorno d’oggi, la tecnologia più affidabile resta quella dell’elettrolisi e numerose aziende del settore stanno cercando e sperimentando materiali e tecniche avanzate per renderla quanto più efficiente possibile.
Produrre idrogeno verde
Come anticipato, se per produrre questa fonte energetica si fa uso di energia solare oppure eolica è possibile parlare di idrogeno verde. Il colore non si riferisce naturalmente all’elemento, il quale resta inodore e incolore, bensì al fatto che non sia prodotto sfruttando alcun combustibile fossile. In questa maniera, il gas è green al 100%, dal momento che non inquina in alcuna fase del suo ciclo vitale. L’unico sottoprodotto della combustione dell’idrogeno è infatti l’acqua, per cui l’elemento non impatta mai sull’ambiente.
La distinzione tra idrogeno verde e non si deve al fatto che soltanto questa tipologia è considerata rinnovabile. Il tradizionale processo di estrazione dell’idrogeno a partire dalla raffinazione del petrolio, o del gas naturale, è infatti tutt’altro che pulito dal momento che comporta l’emissione di grandi quantità di CO2. Quando invece si porta avanti una elettrolisi sostenuta interamente dallo sfruttamento di energia rinnovabile non viene prodotta anidride carbonica.
I colori dell’idrogeno
Se dunque possiamo definire verde l’idrogeno prodotto grazie all’impiego di energia rinnovabile, consideriamo che la catalogazione a colori si estende a tutte le tipologie di produzione, secondo questo codice:
- idrogeno verde, da energia rinnovabile;
- idrogeno grigio, prodotto da fonti fossili;
- idrogeno blu, da fossile ma con l’impiego di tecnologia di cattura e stoccaggio;
- idrogeno rosa o idrogeno viola, ottenuto a partire da nucleare;
- idrogeno turchese, ricavato per mezzo di pirolisi del metano;
- idrogeno giallo, figlio di energia prelevata dalla rete elettrica nazionale.
La tecnologia elettrolitica
L’elettrolisi avviene nel cosiddetto elettrolizzatore. Si tratta di un apposito dispositivo, tecnologicamente molto avanzato, all’interno del quale si scatena la reazione chimica che separe l’acqua nei suoi due componenti: l’idrogeno e l’ossigeno. Il fluido viene sottoposto a una potente azione elettrica, la quale agisce su di esso a livello molecolare, dividendo i due elementi. Al termine, l’ossigeno si disperde nell’atmosfera mentre l’idrogeno viene stoccato, rendendolo disponibile per un utilizzo successivo.
A livello di costo, l’elettrolisi è più cara della tradizionale estrazione di idrogeno dalla raffinazione del petrolio – almeno per il momento, ma il trend è al ribasso. Diversamente da quest’ultima, però, essa consente un processo interamente sostenibile, che non causa alcuna emissione nociva.
La tecnologia sperimentale dell’elettroriduzione di anidride carbonica (ERC) è in grado di convertire acqua e anidride carbonica in idrogeno e ossigeno attraverso lo sfruttamento di un elettrodo impiegato come catalizzatore. Questa strada potrebbe veramente rappresentare il futuro della produzione di idrogeno ma ad oggi è ancora in stato di sviluppo.
Produrre idrogeno per ottenere energia: pro e contro
Se utilizzato come fonte energetica l’idrogeno, e nello specifico quello verde, possiede vantaggi e svantaggi. Naturalmente, stiamo scrivendo di quella che è oggi una delle soluzioni più promettenti nella cornice della transizione energetica, per cui gli svantaggi vanno considerati come temporanei e, comunque, inseriti in un’ottica nella quale la predominanza dei vantaggi è soverchiante ma, per completezza d’informazione, è giusto evidenziare anche i cosiddetti contro. Nello specchietto sottostante, iniziamo proprio da questi:
Svantaggi dello sfruttamento dell’idrogeno
- Costi. Dobbiamo partire da qui. Il costo di produzione dell’idrogeno, e nella fattispecie di quello verde, è ancora piuttosto ingente. I progetti in corso sono numerosi, e gli studi incoraggiano a pensare che spesso questo problema sarà un vago ricordo, ma, per ora, il principale svantaggio resta questo.
- Infrastrutture. Gli impianti di elettrolisi e le stazioni di rifornimento a idrogeno sono tutt’altro che diffusi, in Italia come nel mondo, e vanno realizzati in massa se si vuole accettare questa soluzione su grande scala.
- Efficienza energetica. Nota dolente legata alla tecnologia attuale per produrre idrogeno: l’efficienza dell’elemento dipende dalla fonte di energia utilizzata per produrlo. Il processo di elettrolisi consuma infatti energia elettrica in elevata quantità.
Vantaggi legati all’utilizzo di questa fonte energetica
- Emissioni zero. Come evidenziato, l’idrogeno verde non impatta sull’ambiente ed è una forma di energia pulita al 100%.
- Rinnovamento. Essendo ottenuto da energie rinnovabili, il ciclo dell’idrogeno non si esaurisce mai.
- Versatilità. Trasporti, industria, energia… questi sono soltanto alcune delle possibili destinazioni d’uso di questo elemento estremamente versatile e utilizzabile in numerosi campi.
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