Attraverso lo Specchio

Anno 2020: il fabbisogno energetico supererà la soglia delle 12.200 Megatep (Mtep), cioè milioni di unità di energia equivalenti a quella sprigionata da una tonnellata di greggio. Il petrolio passerà da 3.680 a 5.477 Mtep, il carbone da 2.186 a 3.350 Mtep e il gas naturale da 2.164 a 3.556 Mtep (previsioni 2005, ENEA). Uno scenario catastrofico per l’ambiente contro cui è necessario apprestare interventi per evitare un’atmosfera tossica e un surriscaldamento insostenibile del globo. E’ giunto il momento di cambiare strada e avere il coraggio di sostituire il carbone e il petrolio con fonti di energia rinnovabile per generare elettricità, riscaldare edifici e alimentare le automobili. L’alternativa esiste già e va sotto il nome di IDROGENO. Le fonti energetiche disponibili sulla terra sono immense, vanno dal solare all’eolico passando per l’energia idromotrice: ma il vero problema è risolvere il quesito dell’intermittenza e della località di queste fonti. Al momento l’unica risposta giusta è L’IDROGENO, poiché semplifica ogni problema di immagazzinamento e di trasporto d’energia. Viene quindi da chiederci: perché, se esiste già una valida alternativa, non è riuscita ad imporsi in modo efficace nello scenario mondiale dell’energia?

Lo sviluppo di nuove politiche energetiche è una necessità per il XXI secolo; il libro L’era dell’Idrogeno. Energia per un pianeta pulito (Roma 2002) di Peter Hoffman passa in rassegna i vari tentativi di sfruttamento energetico dell’idrogeno e presenta lo stato attuale delle ricerche. H., noto esperto internazionale sull’economia all’idrogeno, (giornalista per “Business Week” e il “Financial Times European Energy Report”), prospetta un nuovo quadro energetico del globo in cui l’idrogeno sostituirà da una parte il petrolio, nel trasporto e nel riscaldamento domestico, dall’altra il carbone nella lavorazione dei minerali (fase di riduzione).
H. prende in esame i primi tentativi di impiego energetico dell’idrogeno negli anni ’70, in concomitanza con la crisi del petrolio del 1973. Si è assistito ad un proliferare di progetti in America e nel resto del mondo tra i quali possiamo ricordare: 1) lo sviluppo di un reattore nucleare portatile per ottenere dall’acqua l’idrogeno da utilizzare come combustibile chimico per carri armati e camion militari (fonte: documento THEME ”Appuntamento biennale sull’economia a idrogeno”, Miami 1974) e 2) l’esperimento di fotolisi (cioè, in questo caso, di scissione dell’acqua mediante la luce), portato a termine in Giappone nel 1972. Parallelamente H. mette in luce l’andamento dei fondi per la ricerca: negli anni che crebbero progressivamente da 3 a 24 milioni di dollari nel 1978, per poi arrestarsi però nel 1982 con la fine della crisi del petrolio. E’ quindi evidente la forte correlazione tra l’andamento del mercato del greggio e gli sforzi per trovare una nuova fonte energetica. Lo scenario che si delinea è molto complesso, poiché coinvolge scelte politiche e di potere, mettendo in luce che la questione energetica è di vitale importanza per il futuro dell’umanità.

E’ importante sottolineare prima di tutto che l’idrogeno non esiste libero in natura: questo vuol dire che deve essere in qualche modo prodotto. H. prende in esame varie metodologie storicamente utilizzate per ottenere l’idrogeno tra le quali possiamo annoverare: l’elettrolisi, il reforming con il vapore di gas naturale, la scissione termochimica dell’acqua, la produzione dai combustibili fossili; vi è poi una serie di processi alternativi quali: la reazione diretta della luce solare con l’acqua tramite catalizzatori chimici o organismi biologici (come le alghe blu) e la fusione termonucleare tramite fonte laser ad alta potenza.

Processo di elettrolisi. Gli elettrolizzatori industriali nascono grazie alla decisione della Norsk Hydro (un’importante azienda norvegese incentrata sulla produzione di gas e fertilizzanti) di ottenere fertilizzanti sintetici tramite l’elettrolisi. Dopo i primi modelli a polo unico – costituito da una serie di elettrodi separati da una membrana in amianto e collegati ad un serbatoio riempito di soluzione elettrolitica –, a causa di problemi di dispersione termica e di ingombro, sono stati sviluppati gli elettrolizzatori bipolari. Questi ultimi sono costituiti da elettrodi con un lato positivo in una cella e quello negativo nella cella adiacente: tuttavia, a fronte di una maggiore efficienza, si è aumentata la difficoltà costruttiva. Un ulteriore sviluppo si è ottenuto grazie all’introduzione dell’elettrolita solido (Solid Polymer Electrolyte, SPE), che ha ripreso la tecnologia delle celle a combustibile a scambio protonico PEM, sostituendo però l’elettrolita liquido convenzionale con uno solido (es: Nafion, Dupont). Ultima novità per gli elettrolizzatori a tecnologia SPE sono gli SRI: prodotto del programma giapponese WE-NET, che permettono di lavorare in maniera stabile a temperature di 400-500 °C aumentando ancora la resa. Un’ulteriore strada intrapresa per risolvere i problemi di resa è stata quella della scissione di vapore, che elettrolizzava a 1000°C con elettroliti solidi ceramici (il progetto General Electric è stato abbandonato alla fine della crisi petrolifera).
Processo di estrazione da combustibili fossili. La scelta più efficiente dal punto di vista economico, che potrebbe essere il trampolino di lancio per la commercializzazione di idrogeno, è la produzione da combustibili fossili. L’idrogeno estratto dagli idrocarburi, di solito gas naturale, è un processo in cui il gas reagisce con il vapore a 820-870°C grazie a catalizzatori al nichel. La miscela così ottenuta (idrogeno, monossido di carbonio, anidride carbonica, vapore e metano) viene fatta raffreddare a 400°C, per poi essere di nuovo portata a reagire con il vapore su un “catalizzatore da acqua a gas” con un’ulteriore produzione di idrogeno e una conversione di monossido in anidride carbonica. Un altro processo di questo tipo è il “processo Kvaerner”, usato per lo smaltimento dei rifiuti tossici, che dovrebbe innalzare ulteriormente la resa. L’obiettivo del metodo a vapore è stato sicuramente quello di ridurre i costi per l’elettricità raggiungendo un valore di 0,17 centesimi di dollaro.

Dopo una panoramica dei diversi metodi H. conclude che l’unico limite nell’impiego dell’idrogeno è di ordine economico: il costo della produzione dell’energia. Ma una seria comparazione fra l’era del petrolio e quella dell’idrogeno, che tenga conto degli investimenti, del rendimento e dei costi dell’inquinamento, non può non evidenziare che esistono già i presupposti per passare ad un nuovo sistema energetico.

Non bisogna fermarsi; è necessario ripensare al processo di produzione e utilizzo dell’energia. Le fonti rinnovabili permettono di alimentare sitemi di produzione di idrogeno, che diventa a sua volta il veicolo di trasporto dell’ energia: sarà il nuovo carburante delle automobili, il gas moderno dei sistemi di riscaldamento, etc.
Non è impossibile, lo schema riportato qui sotto non è fantascienza!

L’idrogeno aprirebbe le porte alla democratizzazione dell’energia, decentralizzando le fonti energetiche in maniera equa su tutto il globo. Una rivoluzione paragonabile a quella che è avvenuta nella comunicazione con l’avvento di internet, grazie alla quale il singolo può contribuire ed acquisire direttamente ciò che un altro individuo ha messo a disposizione in tutto il resto del mondo: l’idrogeno rappresenterebbe la vera grande globalizzazione energetica!!

M. T.

Tags: economia, idrogeno, petrolio

This entry was posted on sabato, luglio 19th, 2008 at 12:29 am and is filed under Ecologia ed energia. You can follow any responses to this entry through the RSS 2.0 feed. You can leave a response, or trackback from your own site.