Energia dall’idrogeno

Le prospettive di un’imminente fine di combustibili fossili spinge i ricercatori nella direzione di individuare combustibili alternativi, tra questi, una possibilità è data dall’idrogeno, H2. E’ così che è nato il concetto di economia a idrogeno, l’insieme delle strategie atte a sfruttare l’uso di tale combustibile.

Vi sono ottimi motivi per approfondire gli studi sull’idrogeno. Con la sua ossidazione si produce una quantità di energia per grammo, quasi tre volte superiore ai combustibili fossili. In termini pratici, se si confronta l’energia prodotta dall’idrogeno con quella generata dal propano, un combustibile utilizzato in alcune auto, si trova che l’idrogeno produce circa 2,6 volte più calore, ciò vuol dire più energia.

L’idrogeno è considerata una fonte di energia pulita perché, dalla sua ossidazione, l’unico prodotto è l’acqua che non crea alcun problema ambientale. L’idrogeno potrebbe sostituire il gas naturale per i riscaldamenti domestici e anche la benzina nelle auto. Non è una prospettiva così lontana se si considera che la casa automobilista nipponica, l’Honda, commercializza auto a idrogeno che sfruttano tale elemento per la produzione di elettricità che andrà ad alimentare il motore elettrico.

Nonostante le attuali applicazioni, vi sono delle problematiche da risolvere e la tecnologia dovrebbe lavorare per lo sviluppo di un metodo economico per la produzione di idrogeno, per il suo stoccaggio e per creare un sistema di distribuzione adeguato.

L’idrogeno è abbondante sulla Terra ma principalmente come costituente di un composto. La sua forma elementare deve essere ottenuta in situazioni estreme che prevedono alte temperature. Ne sono un esempio l’estrazione dell’idrogeno dalla reazione del metano con acqua (steam reforming), in alternativa, l’idrogeno può essere prodotto dalla reazione di carbone e acqua. In tali evenienze si produrrebbe anche monossido di carbonio (CO).

Considerato che lo scopo finale è quello di eliminare l’utilizzo di combustibili fossili, tali meccanismi non hanno senso perché si basano su carbone solido e gas naturale. E’ per questo che la produzione di idrogeno deve avvenire a partire dall’acqua.

L’elettrolisi dell’acqua fornisce idrogeno, ma per strappare gli atomi di H alla molecola di H2O (acqua), si necessita di energia che, nell’esempio della casa automobilistica Honda, proviene dai pannelli fotovoltaici e nel caso della Germania si ha una combinazione di varie fonti energetiche, tra cui quella eolica.

L’altro problema riguarda lo stoccaggio dell’idrogeno. Il metodo più intuitivo sarebbe quello di stoccare l’idrogeno come gas a pressioni moderate. Tale principio potrebbe andare bene per un sistema di riscaldamento domestico o su larga scala, questo principio sarebbe poco pratico perché a pressioni moderate l’idrogeno occuperebbe troppo spazio. Al contrario, stoccare l’idrogeno in forma liquida o ad alte pressioni richiederebbe volumi piccolissimi ma sistemi di sicurezza e attrezzature troppo sofisticate.

La soluzione ideale per stoccare l’idrogeno si basa sul fatto che alcuni metalli possono assorbire H2 per poi rilasciarlo. Una forma di stoccaggio dell’idrogeno intelligente e pratica, prevede l’utilizzo di nanotubi di carbonio che consentono di liberare H2 anche a temperatura ambiente e pressioni moderate. La produzione di idrogeno può avvenire a partire dall’acqua ma il suo stoccaggio e la sua distribuzione devono necessariamente sfruttare tecnologie differenti.

La Germania ha risolto parzialmente il problema stoccando l’idrogeno sottoforma di biogas (Leggi l’articolo Tris Energetico per la Germania). Per ora tutte le fonti alternative sono importanti, tuttavia, con le attuali tecnologie un risultato apprezzabile può essere ottenuto solo con l’uso combinato di più energie alternative.

a cura di Anna De Simone

Pubblicato da Anna De Simone il 23 luglio 2012