L’idrogeno è l’elemento più leggero e più abbondante presente nell’Universo: presente sulla Terra nello stato gassoso, si tratta di un gas incolore, insapore e inodore. Grazie alle sue proprietà fisico-chimiche si presta ad essere usato in vari ambiti e, proprio per questo, l’energia a idrogeno sta riscuotendo un successo crescente.

A questo proposito, i paesi del mondo si stanno muovendo per un utilizzo crescente di idrogeno per ridurre la produzione di carbonio e le conseguenti emissione di anidride carbonica.  

Come accumulare idrogeno?

L’energia a idrogeno rientra nelle cosiddette fonti di energia rinnovabile considerate inesauribili, come ad esempio l’energia del sole, idroelettrica, eolica, geotermica e delle biomasse. La sua caratteristica principale e più importante è il bassissimo impatto ambientale. Ci sono vari modi per produrre energia rinnovabile:

  • Nelle centrali idroelettriche: si produce energia sfruttando l’energia cinetica delle acque fluviali; 
  • Nelle centrali geotermiche: attraverso lo sfruttamento il calore terrestre generano energia; 
  • Pannelli fotovoltaici: attraverso le radiazioni provenienti dal sole, generano energia.

A differenza di quanto si possa pensare le tipologie di fonti d’energia sono solo parzialmente rinnovabili, in quanto presentano il “problema” circa l’impossibilità di immagazzinarne la sorgente: infatti, il sole, il vento e il calore sono soggetti a profondi mutamenti durante l’anno.

Per ovviare a questo genere di problemi, un numero crescente di ricercatori sta indirizzando le proprie risorse verso lo studio di metodi per storare energia prodotta da fonti rinnovabili usando l’idrogeno appunto. 

A questo proposito è opportuno sottolineare fin da subito l’importanza di utilizzare dei sistemi validi di raccolta di energia idrogeno, in modo da impiegare le immense risorse rinnovabili che sfruttano aree remote, attraverso sistemi solari nelle zone in prossimità di deserti e la capacità eolica nelle pianure siberiane.

Si può accumulare idrogeno anche combinandolo con alcuni composti chimici come ad esempio ammoniaca e metanolo. Un'altra possibilità vede l'abbinamento dell’idrogeno a composti organici come toluene, ammoniaca, metanolo e metilcicloesano.

Come produrre energia con l'idrogeno

Lo sfruttamento dell'idrogeno come energia rinnovabile è sempre più frequente: basti pensare che negli ultimi anni sono stati sperimentati dei prototipi di veicoli dotati di motori elettrici che ricavano l'elettricità da celle a combustibili alimentati da idrogeno.

Questo dispositivo elettromagnetico converte energia chimica in energia elettrica, combinando idrogeno con ossigeno. L'utilizzo di questi motori diminuirebbe l’emissione di anidride carbonica, infatti la loro unica emissione è il vapore acqueo.

La produzione di energia elettrica a partire dall'idrogeno viene realizzato in strutture apposite: le centrali ad idrogeno. Si tratta di impianti termoelettrici in grado di generare energia elettrica tramite l’utilizzo di celle a combustione. Le modalità di produzione di energia sono due:

  • Combustione diretta: combinandosi con l’ossigeno, l'idrogeno sotto forma di gas è un ottimo combustibile;  
  • Celle a combustibile: l’idrogeno reagisce con l’ossigeno producendo corrente elettrica.

 Il vantaggio di questi metodi è la totale assenza di emissioni di gas nell’atmosfera e quindi, complessivamente, una maggiore sostenibilità degli impianti che risultano essere ad impatto zero sull’ambiente.     

Che cosa è l’energia ottenuta dalla fusione nucleare dell'idrogeno?

I combustibili fossili sono ancora fondamentali per i trasporti e le pratiche industriali, ma generano emissioni di anidride carbonica molte elevate. Per cercare di sostituire questo genere di prodotti, tutti gli Stati si stanno impegnando nel cosiddetto processo di decarbonizzazione e, in questo senso, l'idrogeno rinnovabile potrebbe essere la chiave per un futuro a basse emissioni di gas.  

Ad esempio, nell’industria pesante, che richiede alte temperature di processo e la presenza di carbonio, l’utilizzo dell’idrogeno permetterebbe temperature elevate e la possibilità di “decarbonizzare” attraverso processi alternativi. Un altro apporto a questo processo potrebbe essere l’utilizzo di celle combustibile nel settore merci.  

Inoltre, ancora oggi, il modo più utilizzato per produrre energia è la fusione nucleare dell'idrogeno. Per fare questo, però, rilasciano in atmosfera dosi di radioattività e vi è un alto rischio di incidenti nucleari con conseguenza principale una contaminazione radioattiva, basta ricordare il disastro Chernobyl e più recentemente quello di Fukushima.

Inoltre, può comportare dei rischi anche per alcuni ecosistemi acquatici in quanto, per raffreddare la centrale, sono necessarie elevate quantità di materia prima liquida. 

Pertanto, l’utilizzo di energia a idrogeno permetterebbe di ridurre drasticamente le emissioni di anidride carbonica e di attuare un processo di carbonizzazione nei settori industriali, dei trasporti e residenziale.

Questo comporterebbe un miglioramento per le condizioni del nostro pianeta e di conseguenza per la nostra salute. 

Perché l'idrogeno è considerato un vettore di energia?

L’idrogeno non è una fonte di energia come il sole o il vento, ma deve essere considerata più propriamente un vettore di energia: a differenza delle prime citate che sono utilizzabili nel momento in cui vengono prodotte, l'idrogeno è un composto che veicola l’energia da una forma a un altra. 

Infatti, in base alla matrice, all’origine da cui viene prodotto può incidere o meno sul rapporto con l’ambiente. Ad esempio, nel caso in cui l'idrogeno provenga da combustibili fossili produce sia anidride carbonica che scarti inquinanti che vanno quindi ad incidere sul nostro pianeta; si tratta di una modalità utilizzata soprattutto nei processi industriali chimici e di raffinazione delle benzine. Al contrario, se viene ottenuto dall’energia elettrica prodotta da combustibile fossile è nocivo per l’ambiente. 

In ogni caso è opportuno sottolineare che l’utilizzo del vettore idrogeno, indipendente dal fatto che sia prodotto da fonte rinnovabile, o fossile, è formato da una molecola di acqua priva di carbone, quindi la sua combustione e il suo utilizzo non producono anidride carbonica.     

Diffusione dell’energia a idrogeno oggi 

L’industria sta sempre in maniera crescente sull'utilizzo dell'idrogeno, in quanto è un combustibile efficiente, non produce emissioni di gas, non è tossico e può essere prodotto da risorse rinnovabili. Ad oggi rappresenta la migliore alternativa alla dipendenza del petrolio straniero e contemporaneamente ridurre l’effetto serra causato dai gas.             

Attualmente l'idrogeno viene utilizzato per il 95% nelle industrie chimiche per produrre ammoniaca e prodotti petroliferi, mentre il restante 5% viene impiegato nell’industria metallurgica per il trattamento dei metalli. 

Sono stati ottenuti importanti progressi nell’uso degli idrogeni come carburante per trasporto e come combustibile per la produzione di energia: a questo proposito, infatti, numerose aziende nel settore dei trasporti stanno investendo nell’utilizzo di idrogeno per lo sviluppo di autocarri con celle a combustibile, nella produzione di acciaio e di ammoniaca.

Inoltre, stanno nascendo iniziative per l'utilizzo di idrogeno per riscaldare gli edifici, per lo stoccaggio di elettricità rinnovabile e per la sua riconversione.  

Infine, la vitalità dell’interesse verso questo tipo di energia negli ultimi anni è testimoniata dalla costruzione di prototipi di veicoli a motore elettrico, che ricavano l’elettricità da celle a combustione alimentati dall'idrogeno: i risultati sono stati sorprendenti tanto che molte aziende automobilistiche stanno già inserendo in commercio questi tipi di automobili, attirati dai numerosi vantaggi ecologici del motore a idrogeno. 

In conclusione è possibile affermare che l’Idrogeno è l’energia per il futuro, un ingrediente fondamentale di un’economia che punta a diventare sempre più green.