L’idrogeno molecolare H2 se ne distinguono almeno quattro tipi per la loro sostenibilità ambientale: idrogeno grigio viola blu verde. In natura l’idrogeno è legato alla acqua e a mille altre molecole e quasi mai è libero H2.
Perché l’idrogeno è interessante?
Perché un litro di idrogeno libera 8.491 kJ/litro e dalla sua combustione si genera acqua, cioè non inquina, e l’idrogeno stesso è poco tossico.
Usi dell’Idrogeno
L’idrogeno viene utilizzato per produrre ammoniaca e in metallurgia. Ma può essere usato per alimentare un automobile. La vettura a idrogeno è in tutto e per tutto una vettura elettrica, dove l’energia elettrica si produce dalla combustione dell’idrogeno. I mezzi più adatti sono quelli pesanti a lunga percorrenza, come autotreni e bus e per reti ferroviarie non elettrificate, e la navigazione.
Cos’è l’idrogeno grigio ?
L’idrogeno grigio è prodotto da seguendo il procedimento steam reforming dal petrolio, gas o carbone. Da 10 kg di metano ottieni 1 kg di idrogeno, con una resa del 75-80%.
Attualmente 3/4 della produzione mondiale di idrogeno molecolare (idrogeno grigio) deriva dal gas naturale e 1/4 dal carbone.
L’idrogeno molecolare è anche sottoprodotto di alcune attività industriali: la produzione dell’idrossido di sodio NaOH o soda caustica, e la produzione di alcune plastiche. Ma è anche possibile utilizzare i rifiuti della plastica (acido polilattico, PET e poliuretano) per produrre idrogeno.
Nel computo dell’impatto dell’idrogeno green, bisogna mettere in conto che il 3,5 per cento del gas estratto dal terreno si disperda nell’atmosfera durante la perforazione.
Quanto costa l’idrogeno grigio ?
In Italia l’idrogeno grigio costa 0,5€/kg per l’impiantistica e 1€/kg se il metano costasse 25€/MWh, quindi il costo dell’idrogeno grigio è 1,5 1€/kg. Ammettiamo che il metano costi 50 €/MWh, l’idrogeno verrebbe a costare: 0,5€ + (50/25*1€)= 0,5+2 = 2,5€/kg.
Gas metano 72 kg o 114 m3 = 1 MWh
Gas idrogeno 30 kg o 360 m3 = 1 MWh
Cos’è l’idrogeno viola ?
L’idrogeno viola era l’idrogeno degli anni sessanta, perché prodotto utilizzando l’energia nucleare.
Cos’è l’idrogeno blù ?
L’idrogeno blù è prodotto come l’idrogeno grigio, ma l’anidride carbonica, prodotto di scarto della reazione, viene intrappolata nel sottosuolo. Il costo extra è di 0,5-1€/kg di idrogeno prodotto. Ad esempio, la norvegese Equinor la comprime la CO2 e la inietta in rocce di arenaria sottomarina.
Cos’è l’idrogeno verde ?
Attualmente solo il 4% dell’idrogeno è verde. L’idrogeno verde è prodotto da energie rinnovabili, come il fotovoltaico.
Come creare l’idrogeno verde
Le fonti rinnovabili dell’idrogeno
Ci sono due possibilità per creare un idrogeno pulito:
1) la elettrolisi artificiale dell’acqua con energia fotovoltaica.
Il problema è che attualmente in Italia l’idrogeno verde costa fino a 8 volte l’idrogeno grigio, perché l’energia fotovoltaica è ancora troppo cara.
2) il syngas o idrogeno da gassificazione
3) dal biogas
Lo stoccaggio dell’Idrogeno
Un metro cubo di idrogeno contiene un terzo dell’energia di un analogo volume di metano:
idrogeno | 11,35 |
metano | 35,22 |
MJ/Nm3
L’idrogeno stoccato è compresso a 200-700 bar. Per raggiungere una densità di 70kg/m3, l’idrogeno, perché sia liquido, deve essere portato a bassissime temperature -240°C e questo è un costo.
Il trasporto dell’idrogeno
Per i trasporto dell’idrogeno, non si possono utilizzare i metanodotti esistenti, perchè sono in acciaio. Il ferro dell’acciaio a contatto con l’idrogeno rende l’acciaio molto fragile, perchè si trasforma in idruro di ferro, anche a basse temperature. Solo l’acciaio inox o Stainless Steel riesce a resistere sia all’ossigeno che all’idrogeno.
Il trasporto diventa così complicato e costoso, per cui utilizzarlo come fonte energetica diretta forse non è prudente, allora potrebbe essere utilizzato per produrre ammoniaca o metano.
Trasformare l’idrogeno in metano con il bioupgrading
Il bioupgrading è la tecnologia che ottiene grandi quantità di metano (fino al 90%), insufflando idrogeno molecolare a beneficio dei batteri Archaea idrogenotrofe.