Da grigio a verdeTutti i colori e le promesse dell’idrogeno

Nel suo nuovo libro Alessandro Abbotto spiega tutto quello che c’è da sapere sul primo, e più leggero, elemento chimico della tavola periodica, facendo il punto sul suo ruolo chiave nella transizione energetica

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L’idrogeno è uno degli indiscussi protagonisti della grande industria […], è una molecola semplicissima, la più piccola che esista, e rappresenta una risorsa estremamente versatile: lo si può utilizzare come materia prima per l’industria, come combustibile nei trasporti o anche per immagazzinare energia elettrica.

La proprietà più attraente è però un’altra: nei suoi vari utilizzi l’idrogeno è sempre a “zero emissioni”, ovvero non emette gas a effetto serra come il biossido di carbonio, CO2. È proprio per questa ragione che l’idrogeno si è ritagliato un ruolo chiave nel futuro mondo decarbonizzato. Il Giappone è stata la prima nazione al mondo che, nel 2014, ha deciso di convertirsi in una hydrogen society.

L’anno chiave per l’Europa sarà il 2050: il termine entro il quale la Commissione Europea si è prefissata di raggiungere l’azzeramento delle emissioni nette di gas a effetto serra.

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Sulla scorta dei programmi europei, anche il governo italiano ha annunciato, a fine 2019, il Piano Nazionale Integrato per l’Energia e il Clima e poi, l’anno successivo, le prime strategie governative sull’idrogeno. Nel corso del 2021 l’Italia ha messo a punto il Piano Nazionale di Ripresa e Resilienza (PNRR), il programma di investimenti nell’ambito del Next Generation Eu.

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La rivoluzione della hydrogen economy è solo all’inizio e richiederà anni, anzi decenni, per compiersi. In molti luoghi, però, questa rivoluzione è già cominciata e procederà a passo sempre più spedito.

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Il motivo principale per cui l’idrogeno è importante è un altro: a differenza dei combustibili fossili, l’idrogeno per reazione con l’ossigeno non genera biossido di carbonio, bensì innocua e semplice acqua. […] E da acqua l’idrogeno si può riottenere, attraverso il processo inverno, usando elettricità, come nell’esperimento raccontato da Primo Levi ne Il sistema periodico, svolto assieme al suo amico chimico Enrico: «Era proprio idrogeno, dunque: lo stesso che brucia nel Sole e nelle stelle, e dalla cui condensazione si formano in eterno silenzio gli universi».

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Oggi ne vengono prodotto oltre 70 milioni di tonnellate all’anno. La Cina è il primo produttore al mondo mentre l’Europa rende conto solo di un quinto della produzione totale.

Quello che impressiona non è tanto il valore assoluto quanto il tasso di crescita: fino al 2025 la produzione era di 50 milioni di tonnellate, il che significa un aumento quasi del 50% in soli tre lustri. Secondo l’International Energy Agency la produzione di idrogeno quadruplicherà rispetto a quella attuale entro il 2050. Tutto ciò rende manifesto un fatto: l’idrogeno è centrale per la nostra società e lo sta diventando sempre di più.

I principali impieghi dell’idrogeno sono nella raffinazione del petrolio e nella sintesi dell’ammoniaca.

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È importante sottolineare a questo punto un concetto: l’idrogeno non è presente in quanto tale sulla Terra, non esistono cioè giacimenti di idrogeno pronti all’uso. In altre parole, esso non rappresenta una fonte di energia, come petrolio, sole o vento, bensì un vettore di energia. L’idrogeno va quindi confrontato con altri vettori, come ad esempio l’energia elettrica. Non essendo presente in natura, infatti, l’idrogeno deve essere prodotto a partire da fonti primarie o da altri vettori energetici.

Oggi si parla sempre di più di idrogeno e del suo ruolo strategico nella decarbonizzazione della società grazie ai suoi utilizzi emergenti, ancora poco diffusi, ma di cui si prevede una significativa crescita nei prossimi anni. I più interessanti sono quelli che lo vedono come combustibile, come vettore e come stoccaggio di energia.

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L’idrogeno si propone come alternativa pulita per produrre sia elettricità che calore, soprattutto laddove altre soluzioni (ad esempio le pompe di calore) sono difficilmente percorribili. Se utilizzato in miscela con il gas naturale in piccole percentuali si può sfruttare l’attuale infrastruttura di distribuzione del gas, che arriva in tutte le case. In Giappone questo sistema è già una realtà per decine di migliaia di edifici.

L’idrogeno consente di fornire corrente elettrica in aree non raggiunte dalla rete o in situazioni di emergenza. Esistono già dispositivi stazionari in grado di alimentare un numero di ospedali, centinaia di uffici o migliaia di abitazioni. Infine, un impiego determinante, come vedremo, è quello legato alla sovrapproduzione di energia elettrica da fonti rinnovabili.

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Spesso l’idrogeno viene associato a diversi colori: grigio, blu, verde e altri. […] Oggi purtroppo domina il colore “grigio”, quello sporco. Quasi il 96% dell’idrogeno deriva infatti da fonti fossili, soprattutto gas naturale e poi altri idrocarburi e carbone.

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Quanto lo stesso processo viene accompagnato dalla cattura e dall’immagazzinamento della CO2 passiamo all’idrogeno “blu” che, in teoria, è a “neutralità carbonica”, perché la CO2 emessa viene poi rimossa. Nella realtà tutto dipende dall’efficienza di cattura, che può essere anche solo del 50%.

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Si tratta quindi di un processo più ecosostenibile rispetto all’idrogeno griglio, ma non ottimale. Inoltre, non risolve il problema alla radice, la dipendenza da fonti fossili.

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Fortunatamente, esiste un’altra molecola che contiene idrogeno e che rappresenta sulla Terra una risorsa ubiquitaria, rinnovabile e sostanzialmente inesauribile: l’acqua!

Da acqua ed energia elettrica prodotta da fonti rinnovabili, attraverso gli elettrolizzatori, si ottiene l’idrogeno “verde”, quello davvero pulito. È l’unico metodo che azzera le emissioni climalteranti.

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Possiamo calcolare che, per convertire in verde il 10% della produzione mondiale di idrogeno, sarebbero necessari circa 390 miliardi di kilowattora, corrispondenti solo al 5% della quantità globale di energia elettrica prodotta da rinnovabili nel 2019! Un obiettivo, quindi, a portata di mano.

Allo stesso tempo appare chiaro che, nel breve periodo, non potremo avere il 100% di idrogeno verde. Per quello dovremo aspettare ancora qualche decennio. È dunque fondamentale che la quantità di elettricità generata da rinnovabili cresca a ritmi sempre più sostenuti.

Nel frattempo, l’obiettivo dichiarato è di arrivare entro il 2024 all’installazione di nuovi elettrolizzatori, meno costosi e più efficienti, in grado di produrre solo in Europa almeno 1 milione di tonnellate di idrogeno in modo pulito. Non è molto –  io sarei più ambizioso – ma è un inizio, che va poi potenziato nelle decadi successive.

Alessandro Abbotto, Idrogeno. Tutti i colori dell’energia, Edizioni Dedalo, 2021, pagine 96, euro 11,50