Il percorso verso l’idrogeno verde

Il potenziale dell’idrogeno come fonte di carburante pulita è enorme.

Quando l’idrogeno viene bruciato in una cella a combustibile, il suo principale sottoprodotto è il vapore acqueo. In quantità sufficienti, il carburante a idrogeno potrebbe alimentare la rete elettrica che tiene accese le luci, riscaldare gli edifici commerciali, ridurre drasticamente l’impronta di carbonio dei veicoli e continuare a svolgere il suo ruolo di importante materia prima in industrie come quella chimica, petrolchimica e siderurgica da cui tutti noi dipendiamo.

Quindi, potresti chiederti: Perché non tutti sostituiscono i combustibili fossili con l’idrogeno?

L’idrogeno stesso è una fonte di carburante a combustione pulita e a zero emissioni di carbonio. Tuttavia, in genere viene prodotto utilizzando combustibili ad alta densità di carbonio come il gas naturale e il carbone, direttamente o come fonte di energia utilizzata per generare le grandi quantità di elettricità consumata nei metodi di produzione pulita.

Secondo il Forum economico mondiale, negli ultimi anni, circa il 6% del gas naturale globale e il 2% del carbone globale sono stati destinati alla produzione di idrogeno. Le risultanti emissioni di CO₂ ammontano a circa 830 milioni di tonnellate di anidride carbonica all’anno, equivalenti alle emissioni combinate di CO₂ di Regno Unito e Indonesia, secondo lo stesso rapporto del Forum economico mondiale.

I metodi più comuni di produzione di idrogeno non sono stati progettati tenendo conto dell’l’innovazione e degli aspetti della sostenibilità. L’idrogeno verde, invece, lo è.

Che cos’è l’idrogeno verde?

Per essere considerato “verde”, l’idrogeno deve essere prodotto non solo utilizzando un processo a zero emissioni di carbonio, ma anche alimentato da fonti di energia rinnovabili come l’eolico e il solare. 

Come si produce l’idrogeno verde?

Il metodo più pulito per la produzione di idrogeno è l’elettrolisi, che utilizza un elettrolizzatore elettrico per separare le molecole di acqua (H₂O) in idrogeno e ossigeno. Inoltre, la sua purezza ne determina il ruolo che può svolgere nell’economia dell’idrogeno, quindi le impurità devono essere rimosse attraverso un processo di separazione.

In una lezione di scienza, potresti aver visto questo processo svolgersi su piccola scala: un elettrolizzatore realizzato con un becher pieno d’acqua, un paio di strisce o fili metallici collegati a una batteria e due provette per raccogliere l’idrogeno e l’ossigeno separati.

Su scala industriale, la semplice scelta di energia rinnovabile per alimentare gli elettrolizzatori si traduce in un processo di produzione di idrogeno verde.

Quali sono gli utilizzi dell’idrogeno verde?

L’idrogeno verde può essere utilizzato in qualsiasi applicazione basata sull’idrogeno prodotto con metodi tradizionali ad alta intensità di carbonio. Ciò significa che può aiutare molti settori e processi a raggiungere la neutralità del carbonio, tra cui:

• Generazione di energia elettrica
• Trasporti
• Produzione farmaceutica
• Purificazione del vetro
• Raffinazione del petrolio
• Produzione di semiconduttori

Quali sono le sfide che attendono la produzione di idrogeno verde?

Nonostante gli indiscussi vantaggi offerti, il percorso verso un utilizzo diffuso ed economicamente fattibile di idrogeno verde non è privo di ostacoli. Eccone alcuni:

L’elettrolisi è un processo energivoro.

Fino a quando non vi saranno fonti di energia pulita ampiamente disponibili, affidabili ed economiche, il costo della produzione di idrogeno verde su larga scala rimarrà proibitivo.

L’elettrolisi richiede un uso intensivo dell’acqua.

È necessaria una fornitura significativa di acqua che soddisfi determinati standard di purezza, il che potrebbe porre limitazioni geografiche all’ubicazione degli impianti di produzione di idrogeno verde.

L’infrastruttura deve essere costruita.

Pur disponendo di una solida infrastruttura per il gas naturale, non è facile riutilizzarla per il trasporto. L’idrogeno tende a rendere l’acciaio fragile e soggetto a frattura, quindi probabilmente richiederà condotte dedicate.

Qual è l’impatto previsto dell’idrogeno verde sulla transizione energetica globale?

Secondo il Global Hydrogen Review 2022 dell’Agenzia internazionale per l’energia, la domanda globale di idrogeno ha raggiunto 94 milioni di tonnellate nel 2021 e si stima che raggiungerà 115-130 milioni di tonnellate entro il 2030. Soddisfare la domanda futura con gli attuali metodi di produzione di idrogeno, pur essendo fattibile, non è una soluzione sostenibile.

L’idrogeno verde sarà fondamentale per consentire la transizione energetica globale, specialmente per le fonti energetiche che:

• Alimentano veicoli elettrici e aeromobili
• Riscaldano case e uffici
• Generano elettricità
• Decarbonizzano i processi industriali

Cosa si sta facendo per accelerare la produzione di idrogeno verde?

Nell’ambito dell’impegno globale per la transizione verso un futuro a minore intensità di carbonio, i nostri ingegneri hanno sviluppato una nuova tecnologia a membrana rivestita di catalizzatore (Catalyst-Coated Membrane, CCM) per la produzione di idrogeno verde che può contribuire a ridurre i costi di produzione migliorando le prestazioni dell’elettrolizzatore. Queste membrane rivestite di catalizzatore sono attualmente in fase di sperimentazione presso i produttori di elettrolizzatori, dove consentono di aumentare l’efficienza dell’elettrolizzatore e la densità della corrente elettrica grazie alla loro tecnologia innovativa. 

Oltre agli sviluppi sulla CCM, la nostra tecnologia di purificazione dell’idrogeno lavora ad alta pressione da flussi di processo contenenti idrogeno per rimuovere tracce di contaminanti come ossigeno, acqua e azoto. Ciò consente di recuperare l’idrogeno e di portarlo a una purezza superiore al 99,9% per soddisfare le esigenze di raffinazione.

Honeywell sta anche lavorando per un futuro verde dell’idrogeno attraverso un recente investimento in Electric Hydrogen, un’azienda di sviluppo di una nuova generazione di tecnologie per elettrolizzatori ad alta produttività. La collaborazione con Electric Hydrogen migliorerà la nostra comprensione del settore degli elettrolizzatori e sosterrà le sue esigenze future con innovazioni come le membrane rivestite di catalizzatore.

Per accelerare la transizione verso un’economia verde dell’idrogeno, gli Stati Uniti hanno recentemente approvato l’Inflation Reduction Act del 2022, che include una serie di incentivi volti a sostenere le infrastrutture per i combustibili alternativi, gli hub regionali di idrogeno pulito e altro ancora.

Insieme alle agenzie governative di tutto il mondo e ad altre aziende del settore privato, siamo concentrati sul superamento delle sfide della produzione e del trasporto di idrogeno verde lungo il percorso verso un’economia basata sull’idrogeno. Scopri di più su ciò che Honeywell sta facendo per abbreviare il nostro percorso verso il futuro dell’idrogeno verde.