Cosa sono l’idrogeno blu e l’idrogeno verde?

Scienza e Tecnologia

L’idrogeno è l’elemento più abbondante dell’universo conosciuto. Sulla Terra, la stragrande maggioranza degli atomi di idrogeno sono parte di molecole come il gas naturale (principalmente metano, CH4) o l’acqua (H2O). Non ci sono quasi molecole di idrogeno puro (H2) presenti in natura, e nessuna di queste è verde o blu! L’idrogeno molecolare puro è un gas incolore e non tossico. Se ne parla molto anche come vettore di energia a basse emissioni di andride carbonica.

I termini “idrogeno blu” e “idrogeno verde” sono comunemente utilizzati per descrivere alcuni metodi di produzione dell’idrogeno, illustrati qui di seguito.

Una volta prodotto, l’idrogeno può essere utilizzato come carburante per veicoli o per produrre calore ad alta temperatura necessario per i processi di produzione industriale. In fase di combustione, l’idrogeno non emette CO2, caratteristica che lo rende un vettore energetico molto interessante per ridurre le emissioni di anidride carbonica. La Commissione Europea considera l’idrogeno una “priorità fondamentale” per la transizione energetica in Europa.

Produrre H2 a basse emissioni di anidride carbonica: Cosa sono l’idrogeno blu e l’idrogeno verde?

L’idrogeno può essere ottenuto da diverse fonti disponibili in abbondanza, come il gas naturale o l’acqua, attraverso un processo che richiede l’utilizzo di energia. Il tipo di processo e l’energia utilizzati determinano se l’idrogeno prodotto sia a basse emissioni o meno.

Per essere a basse emissioni, il processo per ottenere l’idrogeno dal gas naturale deve comprendere la cattura e l’utilizzo e/o lo stoccaggio dell’anidride carbonica (CCUS). Questo è uno dei modi per produrre quello che viene comunemente definito “idrogeno blu”.

Quando l’idrogeno viene ottenuto dall’acqua mediante elettrolisi l’energia elettrica deve essere fornita da una fonte a basse emissioni di anidride carbonica, come l’energia rinnovabile. All’idrogeno prodotto in questo modo ci si riferisce generalmente come “idrogeno verde”.

Nonostante si tratti di termini utilizzati di frequente, non esistono definizioni comunemente accettate per le espressioni di “idrogeno blu” e di “idrogeno verde”. Per alcuni l’”idrogeno blu” descrive qualunque processo di produzione di idrogeno che includa l’uso della tecnologia CCUS, anche se non viene utilizzato il gas naturale. Altri definiscono “idrogeno verde” ogni processo di produzione che si serve dell’elettrolisi, anche se utilizza elettricità proveniente dalla rete che potrebbe comportare un aumento della CO2 rispetto all’uso del gas naturale.

Comunque vengano chiamati, sia l’idrogeno ottenuto dal gas naturale con uso della CCUS sia quello ottenuto dall’acqua mediante energia rinnovabile hanno un ruolo da svolgere come parte di in un futuro a basse emissioni di anidride carbonica. Abbiamo realizzato questa infografica per spiegare le differenze tra i due processi:

La dimensione della produzione di idrogeno

L’attuale tecnologia per il reforming del gas naturale si presta alla produzione industriale di idrogeno su vasta scala. Un reformer d’avanguardia per metano può produrre 200 milioni di piedi cubi standard di idrogeno al giorno. Si tratta di una quantità di idrogeno sufficiente ad alimentare una zona industriale o a rifornire 10.000 camion.

Gli elettrolizzatori attualmente in uso hanno una dimensione minore.  Un’unità costituita da 30 MW di celle elettrolitiche alimentate da 10 turbine eoliche on-shore può produrre 2 milioni di piedi cubi standard di idrogeno al giorno, prestandosi ad applicazioni più decentralizzate che non richiedono grandi quantità di idrogeno.

Un altro fattore importante è il costo. Ad oggi, l’idrogeno blu è utilizzato su scala industriale, sebbene miglioramenti nell’area della produzione e dell’efficienza possano ridurre ulteriormente i costi.  Nella maggior parte dei Paesi, attualmente l’idrogeno blu può essere prodotto a un costo minore rispetto a quello verde, la cui tecnologia è ancora in una fase iniziale di sviluppo.

Con l’adozione di ulteriori politiche sulla CO2 e incentivi sull’idrogeno, la domanda di idrogeno e il suo utilizzo sono destinati ad aumentare, rendendo necessarie entrambe le tecnologie di produzione di idrogeno.

La versatilità dell’idrogeno

Se prodotto con basse emissioni di anidride carbonica, l’idrogeno è un carburante versatile e pulito dal potenziale enorme. Nel settembre del 2020 sulle ferrovie del Regno Unito è stato inaugurato il primo treno alimentato a idrogeno, nato dallo sviluppo delle celle a idrogeno per alimentare i camion, ed è stato introdotto l’utilizzo dell’idrogeno per decarbonizzare l’industria dell’acciaio. La Commissione Europea considera l’idrogeno una soluzione in grado di decarbonizzare  “i processi industriali e i settori economici nei quali la riduzione delle emissioni di CO2 è urgente e, al contempo, ardua da raggiungere”.

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