L’idrogeno è un buon combustibile e quando viene bruciato produce una quantità di calore 2,6 volte superiore rispetto a quella prodotta bruciando il metano. L’idrogeno è un elemento assai raro sulla Terra allo stato elementare, motivo per cui per essere sfruttato in quantità utile, deve essere estratto dai composti che lo contengono in abbondanza (acqua, combustibili fossili, sostanze minerali e organiche), utilizzando una fonte di energia esterna. Per questo motivo l’idrogeno, al pari dell’elettricità, deve essere considerato un vettore energetico, piuttosto che una fonte energetica primaria.
L’estrazione diretta di idrogeno dall’acqua ha attualmente un unico processo industriale consolidato, l’elettrolisi, ma tale processo estrattivo risulta ancora di rendimento energetico piuttosto scarso, mentre i costi risultano ancora troppo onerosi. Altri aspetti da considerare con attenzione sono inoltre quelli legati alla difficoltà di trasporto e stoccaggio, sia per la bassa densità energetica, sia perché l’idrogeno è altamente esplosivo e infiammabile.
Le attuali attività di ricerca nel campo della produzione di idrogeno si concentrano su tre processi principali:
- i processi termochimici (gassificazione e pirolisi) che sfruttano la combustione di biomasse e combustibili fossili;
- i processi fotoelettrochimici che impiegano celle a semiconduttori in modo da convertire l’energia ottica in energia chimica;
- i processi fotobiologici che sfruttano la capacità di talune specie di alghe e batteri di scindere l’acqua in idrogeno e ossigeno, quando esposti all’azione della radiazione solare.
L’idrogeno può essere utilizzato per produrre energia in due modi. Il primo modo consiste nella combustione diretta, da solo o aggiunto ad altri combustibili. Il secondo modo è l’uso delle celle a combustibile, dispositivi che producono direttamente energia elettrica grazie a reazioni chimiche.
La combustione dell’idrogeno non presenta particolari problemi ed è molto meno inquinante rispetto ad altri combustibili. Inoltre, qualsiasi altro combustibile miscelato con l’idrogeno migliora la combustione e il suo rendimento. Per questo motivo negli Stati Uniti è stato sperimentato l’utilizzo di metano con l’aggiunta del 15% in peso di idrogeno, definito commercialmente Hythane.
Le applicazioni dell’idrogeno ai trasporti sono dunque possibili, e ormai quasi tutte le case automobilistiche hanno allo studio un prototipo di vettura alimentata a idrogeno. I Comuni di Milano e Torino hanno inoltre avviato un progetto sperimentale per l’uso di autobus a idrogeno, a emissioni zero.
Le celle a combustibile sono utilizzabili nel campo dei trasporti. Già adesso l’idrogeno liquido è utilizzato a bordo delle navicelle spaziali per alimentare le celle a combustibile che forniscono l’elettricità necessaria per il funzionamento della strumentazione di bordo. L’acqua ottenuta come sottoprodotto da tali celle a combustibile può essere bevuta dall’equipaggio.
Oltre che nei trasporti, le celle a combustibile potrebbero avere importanti applicazioni anche nelle abitazioni. A Settimo, un comune alle porte di Torino, sta nascendo la prima Unité d’Abitation, un edificio che funziona grazie a un impianto a idrogeno. Si tratta di uno stabile a quattro piani destinato a uffici, che funzionerà in totale autonomia energetica. In pratica vi sono pannelli solari che producono energia che è in gran parte utilizzata direttamente e in parte serve per “estrarre” idrogeno dall’acqua, che può essere accumulato come riserva.
Dopo il tramonto l’idrogeno messo da parte garantirà il funzionamento ininterrotto degli impianti. Se vuoi saperne di più, visita il sito www.eniscuola.feem.it.