Dal grigio al verde, passando per il blu, il turchese e il viola. Ma quanti colori ha l’idrogeno? L’elemento chimico più piccolo ma anche il più socievole, presente in molte molecole comuni a cominciare dall’acqua, sarà la chiave del sistema energetico del futuro. Il perché ce lo racconta Alessandro Abbotto, docente di chimica organica e materiali per l’energia solare e direttore del Dipartimento di Scienza dei Materiali, che nel libro “Idrogeno, tutti i colori dell’energia” (Edizioni Dedalo), appena pubblicato, analizza il ruolo dell’idrogeno nella transizione energetica.
Quali sono i settori dove l’idrogeno rivestirà un ruolo decisivo?
Bisogna premettere che quando viene utilizzato è un combustibile pulito: produce come scarto solo innocua acqua. Secondo la “Hydrogen Strategy” europea e le linee guida della strategia italiana, l’idrogeno occuperà nei prossimi decenni un ruolo chiave nel sistema energetico. Il primo ambito è l’industria, dove al suo ruolo come materia prima (ad esempio per la sintesi dell’ammoniaca, base per i fertilizzanti) si affianca l’uso come vettore energetico pulito, soprattutto per processi con grande dispendio energetico, come nei cementifici o nelle acciaierie. Il secondo settore è quello della mobilità a zero emissioni. In questo caso, l’idrogeno viene impiegato nelle celle a combustibile, cioè dispositivi in cui idrogeno e ossigeno dall’aria si combinano per produrre energia elettrica, alimentando così i motori elettrici. Mentre per le auto non è una soluzione ottimale - in quanto l’efficienza energetica è minore rispetto alle auto a batteria - per il trasporto pesante l’idrogeno rappresenta invece un ottimo sostituto dei combustibili fossili. In Italia, nel PNRR appena deliberato, si è messo l’accento proprio sull’uso per treni e camion. A lungo termine poi si procederà con il settore marittimo e aereo.
Il terzo settore è il residenziale. In questo caso, a che punto siamo?
Questo settore è uno dei più inquinanti in assoluto, incompatibile con la società decarbonizzata del 2050. È quindi necessario sostituire il gas naturale con tecnologie pulite. Le strade sono due: l’elettrificazione oppure, laddove questa non sia percorribile, l’idrogeno, come combustibile pulito per produrre elettricità e calore per uso residenziale. Il problema da risolvere è l’attuale rete di distribuzione del gas metano, non adatta per l’idrogeno puro. In questo passaggio viene in aiuto la ricerca: l’idrogeno può esser “mascherato” in composti chimici, solidi o liquidi, o assorbito in superspugne prodotte dalle nanotecnologie, più agevoli e sicuri da trasportare, rilasciando poi il gas al momento dell’uso.
Qualche esempio virtuoso diventato già realtà, in Italia e nel mondo?
A livello europeo ci sono paesi come Germania, Olanda e Inghilterra, che stanno investendo moltissimo. In Italia nel 2023 partiranno i primi 7 treni a idrogeno nella tratta Brescia-Edolo, che sostituiranno gli attuali a diesel. A Bolzano, da giugno, sono invece già circolanti gli autobus ad idrogeno, per il trasporto urbano. Ancora in fase di studio sono gli aerei ad idrogeno: Airbus sta lavorando in questo senso per il 2035.
Ci spiega il perché del titolo del libro: “Idrogeno, tutti i colori dell’energia”?
Il colore dell’idrogeno è dovuto al modo con cui viene prodotto: attualmente, oltre il 96 per cento dell’idrogeno è grigio poiché deriva dai combustili dei fossili, con formazione di CO2. Per avere un idrogeno meno “sporco” si può catturare la CO2 emessa: si ha così l’idrogeno blu. Ma è un processo complesso e non efficiente. L’idrogeno veramente pulito, quello verde, viene prodotto da acqua ed energia elettrica da fonte rinnovabile. Nel Dipartimento di Scienza dei Materiali studiamo nuovi materiali e tecnologie per produrre idrogeno, che ho battezzato “verdissimo”, direttamente da acqua e sole. Alcuni dei nuovi laboratori sorgeranno in U19, insieme a quelli di altri Dipartimenti, proprio nello stesso edificio dove fu inaugurato nel 2004 il primo distributore di idrogeno d’Italia, uno dei primi in Europa. Rimane una criticità da risolvere: il costo molto elevato dell’idrogeno verde (circa 4-5 volte quello del grigio). Grazie anche alla ricerca l’idrogeno verde diventerà competitivo attorno al 2030.
