I colori dell’idrogeno e le sfumature della transizione energetica

La transizione energetica è il passaggio da un sistema energetico centrato essenzialmente sui combustibili fossili ad un mix energetico a basse o a zero emissioni di carbonio, basato sulle fonti rinnovabili e non emissive. Tale processo avviene attraverso scelte, processi e tecnologie innovative. È fortemente promosso e voluto dall’Unione europea e accolto dai suoi stati membri. La Direttiva (UE) 2018/2001 dell’11 dicembre 2018, per esempio, promuove l’uso di energia da fonti rinnovabili nell’ottica della decarbonizzazione sostituendo le fonti combustibili fossili con altre fonti non emissive di CO₂ e dannose per l’atmosfera. Entro il 2030 le energie rinnovabili dovranno costituire il 32% dei consumi energetici nell’Unione europea. E ancora posso citare il Regolamento (UE) 2018/842 che fissa i livelli vincolanti delle riduzioni delle emissioni di gas a effetto serra di ciascuno Stato membro al 2030. Per l'Italia, il livello fissato è del 33% rispetto al livello nazionale registrato nel 2005. E da ultimo, nel 2019 la Commissione Europea ha emanato il Green Deal Europeo, un piano di investimenti con l’obiettivo di raggiungere la carbon neutrality entro il 2050 e rendere l’Europa un leader mondiale in questo settore.

Nel quadro della transizione energetica, all’idrogeno viene riconosciuto ormai quasi da tutti (tecnici e non) un ruolo chiave in particolare come vettore nel trasporto pesante (su terra e in mare).

L’idrogeno è l’elemento più abbondante sia sulla terra che nel cosmo. Il più leggero, il primo della tavola periodica. Tuttavia, non esiste in natura come elemento a sé stante ma è sempre legato ad altri elementi per formare dei composti. Per questa ragione si parla di produzione o sintesi dell’idrogeno. Attualmente sono disponibili diversi possibili processi per la produzione che richiedono ciascuno differenti risorse e quantitativi e fonti di energia. La peculiarità dell’idrogeno che lo rende comunque interessante è l’alta densità energetica di cui è dotato.

Ai differenti processi di produzione sono stati attributi dei colori, un’attribuzione molto utile per comprenderne e fissare i processi chiave.

Si parla di idrogeno grigio quello proveniente dal processo di steam reforming degli idrocarburi. È la tecnologia attualmente maggiormente consolidata, da decenni prodotto e consumato per esempio nelle raffinerie come parte integrante dei processi produttivi standard. Tuttavia, la produzione di idrogeno grigio utilizza combustibili fossili ed emette CO₂ in atmosfera, non permette quindi di raggiungere l’obiettivo net zero. Nel caso in cui la CO₂ fosse catturata e con qualche sistema sottratta e non emessa in atmosfera si parlerebbe di idrogeno blu. I sistemi di stoccaggio della CO₂, conosciuti come Carbon Capture and Storage (CCS) consistono nel confinamento geologico di CO₂ all’interno di reservoir naturali di petrolio o gas esauriti e non più produttivi. La sottrazione di CO₂ può avvenire anche attraverso altre modalità, molte delle quali ancora in fase di sperimentazione. La materia prima quindi da cui parte la produzione dell’idrogeno blu è quella del combustibile fossile, ma le emissioni vengono sottratte. Certamente un compromesso che però potrebbe rivelarsi utile in una fase transitoria prima di giungere all’obiettivo.

Si parla invece di idrogeno verde quando l’idrogeno proviene da un processo di elettrolisi dell’acqua fornendo energia per scindere la molecola e liberare idrogeno. La materia prima è l’acqua, l’energia proviene da fonti rinnovabili come l’eolico, il solare o l’idroelettrico, le emissioni di CO₂ sono nulle! Inoltre, l’idrogeno verde permette di far fronte alla intermittenza dell’energia rinnovabile (non sempre sole, vento ed acqua sono a disposizione) e la rende pertanto maggiormente programmabile e usufruibile. La fornitura di idrogeno verde ai settori hard-to-abate potrebbe rappresentare un primo passo verso la decarbonizzazione.

Qualora l’energia per l’elettrolisi provenisse da nucleare parleremmo invece di idrogeno viola. Altro processo è quello della pirolisi del metano a formare idrogeno e carbonio allo stato solido e in questo caso si parla di idrogeno turchese!

E poi si apre una tavolozza infinita di colori che vede tutte le sfumature che può suggerire l’ingegno umano, l’innovazione e la tecnologia nella sfida della transizione energetica che accetta in via transitoria anche qualche compromesso, le sfumature appunto. L’utilizzo di idrogeno blu, in attesa che il costo per la produzione dell’idrogeno verde scenda (oggi da 3 a 4 volte maggiore del reforming) ne è solo un esempio per raggiungere l’obiettivo net zero.

In Italia ci sono degli esempi significativi dell’utilizzo dell’idrogeno. A Bolzano è presente un distributore di idrogeno per alimentare i mezzi della flotta di autobus del servizio pubblico. In val Camonica è nata l’Hydrogen Valley, una sperimentazione che vedrà circolare, dal 2024, 14 treni alimentati ad idrogeno in una tratta attualmente non elettrificata alimentata a gasolio. L’idrogeno proverrà dei cicli produttivi della zona delineando una intera filiera corta locale.

Altra sperimentazione è quella condotta nel campo delle infrastrutture legate all’idrogeno con l’immissione nella rete di gas del 20% di idrogeno; la verifica della idoneità al trasporto dell’idrogeno della rete gas attualmente esistente. E ancora la messa in funzione per la rete gas di un motore a spinta alimentato ad idrogeno.

Tante altre sperimentazioni sono in fase di studio e anche Stantec partecipa attivamente nel campo dello sviluppo dell’idrogeno. Da quest’anno è seduta al tavolo di H2IT, Associazione Italiana Idrogeno e Celle a Combustibile, costituitasi nell’anno 2005, volta a promuovere il progresso delle conoscenze e lo studio delle discipline attinenti le tecnologie ed i sistemi per la produzione e l’utilizzazione dell’idrogeno; stimolare la creazione dell’infrastruttura per l’uso dell’idrogeno; essere portavoce degli attori del settore; stimolare il continuo confronto con gli enti per la predisposizione di un iter procedurale definito e più snello.

Stantec attualmente lavora nel campo dell’idrogeno con un team multidisciplinare e multinazionale, offre servizi di consulenza, svolge ricerche normative, studi di fattibilità e studi di ingegneria di base per la produzione di idrogeno.

Mi piace pensare alla transizione energetica come ad un pittore con in mano una palette di colori e i suoi pennelli. I colori dell’idrogeno, sicuramente, e di tutte le sue sfumature, ma anche i colori di tutti gli altri vettori e le fonti alternative in grado di supportare dapprima una fase transitoria di riduzione delle emissioni, e successivamente l’annullamento, o ancora meglio, la sottrazione delle emissioni. I pennelli della ricerca, della tecnologia, della creatività e dell’ingegno umano. Abili pittori, con la tavolozza e i pennelli in mano, potranno sicuramente dipingere un mondo più sostenibile. Che l’idillio della metafora però non ci porti lontano dalla realtà, il 2050 è vicino e la sfida della transizione energetica è già iniziata. Vogliamo avere un ruolo chiave in questo cambiamento epocale perché crediamo nel beneficio che questo porterà alle nostre comunità e a quelle future!