L'Idrogeno (H2)
Prodotto gassoso destinato a diventare il vettore energetico in sostituzione dei combustibili fossili liquidi.
Noto sin dall’antichità, esso ebbe un apice di gloria intorno agli anni ’80 del secolo scorso, poi un raffreddamento degli entusiasmi e oggi vede una sua rinascita. I suoi atout sono numerosi: elevato potere calorifico, alta temperatura di detonazione, inodore, atossico, bassa temperatura di condensazione, notevole distribuzione in natura, etc. In quei tempi, il Programma di Ricerca Quinquennale del CCR di Ispra sostenne una filiera d’investigazione sulla sua possibile produzione mediante l’impiego dell’energia nucleare. Il Programma CHRIS (Chemical Hydrogen Research Improved Systems), prevedeva la sua produzione a partire di cicli termochimici endotermici che impiegavano per il loro compimento il calore prodotto dai reattori HTR (High Temperature Reactors) e VHTR (Very High Temperature Reactors), con temperature varianti tra i 600 e gli 800 gradi centigradi, e come esempio parliamo delle reazioni di ossido-riduzione nei cicli SO2-SO3, tra altri.
Esso intratteneva qualche decina di ricercatori. Detto programma includeva anche i possibili impieghi dell’idrogeno come combustibile nei motori a combustione interna, quello tramite le fuel-cells destinati all’alimentazione dei motori elettrici, il suo trasporto e stoccaggio, come pure il suo impatto sul mercato energetico internazionale. Politicamente, come si poteva prevedere, esso non fu mai pienamente sostenuto dai grossi gruppi internazionali operanti nel mercato dei combustibili liquidi, che lo vedevano come un loro possibile concorrente.
Detto programma operava in stretto contatto coi centri di ricerca di Winfried in Gran Bretagna, il CEA in Francia, le Università di Aquisgrana e Karlsruhe in Germania, la General Atomics negli USA, e altri. Tra i nostri partners il CCR giocava da capofila e i suoi risultati erano fondamentali grazie alle attrezzature su cui contavamo. Ci basti pensare a ÓPTIMO, il nostro programma di calcolo numerico capace di generare al pantografo l’intero schema del processo chimico-industriale richiesto per la realizzazione di un dato ciclo di reazioni termochimiche. Comprendente tutte le operazioni unitarie richieste, da esso dimensionate, e delle quali era capace di stimare il proprio costo economico. L’unica richiesta di input era proprio e soltanto il set di equazioni che componevano un dato ciclo di reazioni chimiche. Il tutto veniva eseguito allo scopo di valutare il prezzo del KWH del H2 così prodotto e compararlo con quello dei combustibili tradizionali. Si arrivava a stimare il momento in cui il nostro prodotto sarebbe diventato competitivo. ÓPTIMO era tanto ambito dagli altri enti che arrivarono a proposte stravaganti pur di averlo. Il tutto senza dimenticare il lavoro di base dei nostri laboratori di chimica, metallurgia ed elettronica.
Sin dall’inizio del nostro lavoro s’intravide la difficoltà inerenti al suo stoccaggio sui mezzi di trasporto, data la sua bassissima temperatura di condensazione (vicina allo zero assoluto) che rende impensabile un serbatoio di liquido. A tal effetto furono chiamati ad operare gli idruri e altri composti capaci di trattenerlo a temperatura ambiente e liberarlo mediante il calore dei gas di scarico dei motori che l’avrebbero utilizzato. La ricerca su quei processi continua ai nostri giorni.
Attualmente l’idrogeno viene prodotto per via elettrolitica. Questa procedura si esegue con rendimenti altissimi, ma rimane sempre la necessità di servirsi dell’energia elettrica. Il suo futuro è legato a quello delle centrali nucleari di nuova generazione o a quello ancora da venire della fusione nucleare. Da questa procedura si ricava il gas pulito e pronto per l’uso, mentre che dallo steam reforming del metano o dalla sintesi del biogas a partire dai residui organici si ricavano delle miscele da purificare.
Oggigiorno, le firme coreane/giapponesi Hyundai e Toyota commercializzano le vetture haute de gamme Nexo e Mirai, che stoccano l’idrogeno in serbatoi a 200 atm di pressione, offrendo un’autonomia tra 500 e 800 chilometri di esercizio. La sicurezza è garantita e le prestazioni sono notevoli, a causa della presenza di soli motori elettrici azionati dalla corrente generata dalle fuel cells ove l’idrogeno viene ossidato tramite l’ossigeno dell’aria. Pur se costose, la loro presenza sul mercato ubbidisce ai presupposti delle politiche green, dato che i gas di scarico del loro esercizio non contengono i famigerati ossidi del carbonio. Rimane ancora la difficoltà di approvvigionarsi dell’idrogeno, data la scarsità di punti di rifornimento sul territorio.
Rimaniamo fiduciosi, il futuro dell’idrogeno come vettore energetico non sarà facilmente sostituibile. Pensate alla sua distribuzione capillare mediante pipeline, al posto di quella attuale su gomma per gli altri combustibili. Ci attendono dei salti di qualità nell’ideazione di nuove procedure di stoccaggio.
