Un'analisi dei colori a idrogeno e del loro potenziale di sostenibilità

La ruota dei colori dell'idrogeno

Colori dell'idrogeno promettenti e tecnologicamente accessibili

L'idrogeno verde proviene da fonti energetiche rinnovabili come l'energia eolica o solare attraverso un processo noto come elettrolisi dell'acqua, in cui un elettrolizzatore scinde le molecole d'acqua in ossigeno. Questo processo genera tra 0 e 2,5 kg di CO2 per kg di H2^,11 a seconda della fonte di elettricità e dell'efficienza del processo di elettrolisi, rendendolo la forma di idrogeno più pulita che abbiamo oggi. Attualmente, i costi dell'idrogeno verde sono elevati (3-8 dollari per chilogrammo di_H2)^,12 il che può spiegare perché rappresenta meno dello 0,1% della produzione mondiale di idrogeno^.13 Per cambiare questa situazione, è necessario sviluppare impianti di produzione di idrogeno verde. In Arabia Saudita, il progetto NEOM mira a costruire il più grande impianto di idrogeno verde del mondo. Solo ampliando queste strutture la produzione di idrogeno verde potrà diventare accessibile su scala globale.

Anche l'idrogeno giallo viene sviluppato con l'elettrolisi dell'acqua e utilizza l'elettricità della rete elettrica generale, che di solito è un mix di combustibili fossili, rinnovabili e nucleare. Con la modernizzazione delle reti elettriche, l'idrogeno giallo potrebbe diventare la forma più economica di idrogeno rinnovabile nel medio termine. La Svezia è un ottimo esempio da seguire: circa il 99% del suo mix energetico sarà basato su fonti pulite entro il 2024.

Anche l'idrogeno viola, rosa e rosso possono essere considerati fonti di energia pulita, in quanto non emettono_CO2 durante la loro produzione. Come l'idrogeno verde, sono prodotti dell'elettrolisi dell'acqua, ma alimentati da energia nucleare e calore invece che da fonti di energia rinnovabili. Ciò significa che sono a zero emissioni di carbonio se la fonte nucleare è priva di emissioni. Questi idrogeni sono attualmente più facilmente accessibili rispetto all'idrogeno verde, poiché gli impianti di produzione (centrali nucleari) sono più frequenti. Tuttavia, il prezzo di produzione può variare significativamente da una regione all'altra, a seconda dell'accettazione politica e pubblica delle centrali nucleari.

La produzione di idrogeno verde di NEOM spiegata

Colori di idrogeno potenzialmente puliti nelle prime fasi di sviluppo

Orange Hydrogen mira alla produzione di idrogeno dai rifiuti plastici attraverso la pirolisi, la catalisi a microonde e la foto-riforma. Questi processi tecnici e chimici decompongono i rifiuti plastici in assenza di ossigeno utilizzando energia a microonde e catalizzatori attivati dalla luce. L'obiettivo è estrarre idrogeno dal materiale plastico per trasformare i rifiuti in una preziosa fonte di energia. Questa complessa tecnologia richiede ancora una messa a punto e non è ancora matura su scala industriale. La plastica varia molto nella sua composizione (polietilene o PVC), rendendo difficile l'estrazione di una quantità sufficiente di idrogeno. I catalizzatori sono una parte essenziale del processo di produzione, ma attualmente sono molto costosi, soggetti a errori e non ottimizzati per la produzione su larga scala.

Il Turquoise Hydrogen è idrogeno prodotto dal gas naturale a seguito di una pirolisi del metano. Il gas naturale viene decomposto in idrogeno e carbonio solido ad alte temperature. Poiché il carbonio è solido, non viene rilasciato nell'atmosfera ma deve essere immagazzinato, il che può causare ulteriori problemi logistici. Il mantenimento delle alte temperature necessarie per il processo di produzione è impegnativo e attualmente richiede un notevole dispendio di energia, oltre ad essere costoso. Poiché questo idrogeno richiede ancora metano nella fase di produzione, le perdite della catena di approvvigionamento possono compromettere i benefici per il clima. L'idrogeno turchese avrà bisogno di tempo prima di dimostrare di essere una soluzione pulita, ma potrebbe diventare un'alternativa.

Uno sguardo alla produzione di idrogeno turchese:

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Cosa ricordare

Il potenziale sostenibile di un'energia dipende in larga misura dal processo di produzione che porta alla sua esistenza. I veicoli elettrici sono innegabilmente un modo per ridurre le nostre emissioni di gas serra, in quanto rilasciano direttamente molto meno carbonio rispetto alle auto che funzionano a gas naturale. Tuttavia, per avere un impatto definitivo e positivo sull'ambiente, le soluzioni per ridurre l'impronta di carbonio nel processo di produzione devono essere ulteriormente sviluppate. Se la fonte di energia elettrica o le batterie rimangono combustibili fossili o altri materiali che emettono carbonio nel lungo termine, stiamo solo nascondendo e ritardando i nostri problemi, non trovando soluzioni.

Lo stesso principio vale per l'ulteriore sviluppo delle tecnologie dell'idrogeno. Nel 2023, l'Agenzia Internazionale dell'Energia (AIE) ha stimato che solo l'1% (!) della produzione globale di idrogeno potrebbe essere considerato pulito. Entro il 2030, le proiezioni di McKinsey sostengono che questo numero potrebbe salire al 30%. Un'importante espansione delle tecnologie di produzione di idrogeno pulito sarà di vitale importanza se vogliamo che l'idrogeno verde diventi un'opzione accessibile a livello globale.

Fortunatamente, le tecnologie per sviluppare la produzione di idrogeno pulito esistono già! La Solar Impulse Foundation ha monitorato ed etichettato tecnologie innovative come l'Hydrogen Solution di Ways2H, dove i flussi di rifiuti vengono convertiti in idrogeno pulito senza incenerimento. Questo processo termochimico produce syngas e lascia come sottoprodotto carbonio puro, il char. Il carbone viene quindi raccolto e utilizzato come combustibile insieme ai gas di coda rimanenti per generare energia sufficiente per la conversione termochimica della materia prima dei rifiuti. Questa tecnologia è stata adottata nel Regno Unito per convertire i rifiuti in carburante e servire ben 1.600 autobus a celle a combustibile al giorno. Fornendo da 500 kg a 1 tonnellata di idrogeno rinnovabile al giorno ad autocarri, camion o altri mezzi pesanti, questi veicoli saranno in grado di percorrere 11.000 chilometri su strada!

Lo sviluppo delle tecnologie esistenti e l'emergere di soluzioni alternative potrebbero anche aprire nuove opportunità di lavoro per i lavoratori costretti a passare dall'industria dei combustibili fossili o del petrolio al settore delle energie pulite, sia che si tratti di un lavoro operativo o di costruzione di un impianto di idrogeno elettrolitico. Il governo britannico prevede che la sua strategia sull'idrogeno potrebbe portare alla creazione di 64.000 posti di lavoro e generare oltre 7 miliardi di sterline di valore aggiunto lordo all'anno entro la fine del decennio.

L'aereo a idrogenodi ZeroAvia, il primo volo commerciale passeggeri a emissioni zero tra Rotterdam e Londra

Parola d'ordine

Affermare che una tecnologia ha un potenziale è una cosa, ma è solo sostenendo queste parole con azioni concrete che si possono convincere importanti stakeholder a investire in una transizione verso soluzioni a idrogeno. Progetti come l'Hydrogen Solution di Ways2H o Climate Impulse potrebbero svolgere un ruolo chiave nel dimostrare al mondo che l'idrogeno potrebbe essere un percorso ricco di nuove opportunità sia dal punto di vista ambientale che da quello finanziario.

I pionieri sono sempre i primi a lanciarsi in un'avventura, ma le loro azioni mirano a dimostrare che ciò che si pensava impossibile all'inizio può essere raggiunto e riprodotto su scala più ampia!