Idrogeno verde

L’idrogeno è il primo e il più leggero elemento chimico della tavola periodica; è il più diffuso dell’universo ed è formato da un protone e da un elettrone che gli ruota intorno. Il suo stato è gassoso ed è inodore, incolore e altamente infiammabile. Tuttavia si adottano delle differenziazioni cromatiche a seconda del modo in cui viene estratto dalle molecole in cui è combinato e del relativo impatto che ha sull’ambiente tale processo estrattivo. Si distingue quindi in idrogeno grigio, blu, viola e verde che è il più ecologico e ad emissione zero di CO2 insieme al viola. Il grigio è il più inquinante e viene prodotto da fonti energetiche fossili, dal gas naturale o dalla gassificazione del carbone attraverso un processo di conversione termochimica che produce CO2. E’ il meno costoso e, purtroppo, costituisce il 95 % dell’idrogeno prodotto nel mondo. Il blu si ottiene con un processo simile a quello grigio tramite pirolisi. In tal modo la decarbonizzazione è del 90 %, che è già una notevole differenza rispetto all’impatto ambientale dell’idrogeno grigio. Poi c’è il viola che è estratto direttamente dall’acqua usando però l’elettricità di una centrale nucleare con una decarbonizzazione che arriva al 100 %. Infine il verde che viene estratto attraverso il processo dell’elettrolisi ad alta temperatura. In questo processo estrattivo le molecole dell’acqua ricevono energia da fonti rinnovabili come il solare o l’eolico, che spezza i legami molecolari ottenendo idrogeno e ossigeno. Anche qui la decarbonizzazione è del 100 %, ma viene così prodotto solo per il 4,5 % del totale a causa dei costi ancora alti delle energie anzidette. L’abbassamento continuo dei costi del solare e dell’eolico però, grazie all’economia di scala, potrebbe far ridurre significativamente il costo dell’elettrolisi, specie se si riesce a costruire elettrolizzatori sempre meno costosi e più efficienti. Questo potrebbe rappresentare una transizione ecologica verso l’idrogeno importante nel settore dei trasporti con un’emissione della famigerata CO2 pari a zero. Fatto molto significativo sulla via della salute ambientale e climatica, dato che il settore dei trasporti incide sui cambiamenti climatici per il 30 % di cui il 72 % è rappresentato dal trasporto stradale.

  Come si è visto, l’idrogeno non è una fonte di energia diretta ma un vettore di energia e contiene più energia per unità di massa rispetto alla benzina o al gas naturale e quindi risulta più conveniente come carburante per i trasporti. Anche se è meno denso per unità di volume e perciò servono serbatoi un po’ più grandi rispetto agli altri combustibili. Per utilizzare l’idrogeno come energia per i trasporti ci sono due modi: a combustione interna, simile ai motori a diesel o a benzina, anche ibridi al momento, dato che i rifornimenti di idrogeno sono pochissimi al momento. E a conversione in energia elettrica tramite pila a combustibile a idrogeno, simile alle auto elettriche, con celle a combustibile che trasformano l’energia dell’idrogeno in elettricità con la reazione inversa dell’elettrolisi di acqua, idrogeno e ossigeno. Con la differenza che le normali batterie sono dispositivi di accumulo di energia elettrica, mentre le celle a combustibile a idrogeno generano direttamente energia elettrica, come una piccola centrale elettrica ambulante.

  Riguardo al problema dell’inquinamento causato dalla produzione di energia elettrica necessaria per tutti i settori, la fusione nucleare, insieme alle centrali termodinamiche a specchi parabolici che catturano la maggior quantità possibile di luce solare, potrebbero sostituire tutte le centrali elettriche tradizionali esistenti. La fusione nucleare che avviene in un reattore a fusione di idrogeno, cioè la combinazione di nuclei di idrogeno (deuterio e trizio) in nuclei più pesanti di elio, rilascia enormi quantità di energia pulita e praticamente inesauribile. La reazione termonucleare che è alla base dell’esplosione della bomba all’idrogeno e che produce all’istante un enorme calore incontrollato, non può chiaramente essere usata per scopi pacifici; ma in determinate condizioni si può ottenere una produzione controllata. ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor) è un progetto al quale stanno partecipando 35 Paesi per la costruzione di un reattore a fusione nucleare sperimentale a Cadarache, nel sud della Francia. La sfida è riuscire a confinare il plasma degli isotopi dell’idrogeno, il deuterio e il trizio più facili da fondere e trasformare in elio, in un campo magnetico generato da elettromagneti esterni alla camera di combustione. Tutto ciò affinché l’enorme calore prodotto (cento milioni di gradi) nella camera di combustione non tocchi direttamente le pareti del reattore che altrimenti si fonderebbe. Il Tokamak (camera toroidale magnetica) è stato costruito allo scopo, solo che al momento l’energia prodotta è minore di quella necessaria a produrre il suddetto plasma ad altissima temperatura e a bassa pressione. Si prevede però che nel 2025 si possa riuscire ad “accendere” il plasma per la prima volta in maniera duratura.

  Una centrale termodinamica di 2^ generazione a specchi parabolici percorsi da liquido termovettore composto da sali fusi (nitrato di sodio e di potassio, molto più efficienti dell’olio diatermico usato in quelle di 1^ generazione), è in grado di generare una temperatura di 550° la quale è capace di muovere delle turbine a vapore (proprio come una normale centrale termoelettrica ma azionata dall’inesauribile energia solare) anche di notte e nelle ore meno assolate, grazie ai serbatoi di accumulo del vapore. Il fisico italiano Carlo Rubbia ha calcolato che una centrale termodinamica del tipo appena detto e che abbia quattro lati di 200 Km ciascuno, sostituirebbe l’energia prodotta dal petrolio nel mondo. Il deserto del Sahara potrebbe prestarsi benissimo! Oggi si dovrebbe investire su queste centrali verdi per la produzione di energia elettrica per ridurre l’emissione nell’atmosfera del famigerato CO2, invece che ripensare ancora alle costosissime (in termini di costruzione e di uranio sempre più caro, di gestione delle stesse e di smaltimento delle scorie radioattive) e pericolose centrali nucleari a fissione. Le centrali termodinamiche a specchi parabolici, entrando in regime di economia di scala, cioè, la riduzione dei costi legato ad un maggior volume di produzione, con un “carburante” a costo zero come la luce solare per la produzione di energia elettrica, insieme all’idrogeno verde per i trasporti, potrebbero costituire la vera transizione ecologica verso le emissioni zero di CO2 nell’atmosfera. Considerata l’urgenza climatica, si dovrebbe cominciare prima possibile tale transizione. Saranno così saggi gli uomini che ci governano da abbandonare in tempi brevi l’uso dei carburanti fossili? E noi popolazione staremo semplicemente a vedere, o saremo parte attiva e consapevole in questa indispensabile transizione ecologica?

Angelo Lo Verme