Posso usare l’idrogeno per il riscaldamento della casa?

Mentre il mondo si concentra su soluzioni in tempo reale per la crisi climatica, l’idrogeno è diventato un argomento molto scottante. Si è verificato un brusio di conversazione intorno al potenziale per l’idrogeno di prendere il sopravvento in sostituzione del gas tradizionale in casa. Ma l’idrogeno non è esplosivo e pericoloso? Scaviamo più a fondo sull’idrogeno e indaghiamo se potrebbe davvero essere la risposta.

Che cos’è l’idrogeno

La parola “idro” deriva dalla parola greca che significa “acqua”. Infatti l’idrogeno, se consumato come combustibile, lascia un deposito d’acqua sotto forma di vapore. Ciò significa che è un carburante pulito, a condizione che venga estratto nel modo giusto.

Fin qui tutto bene. L’idrogeno è un elemento ed esiste naturalmente sotto forma di molecola. Le molecole di idrogeno sono costituite da due atomi di idrogeno e la sua formula chimica è H₂. Quando l’idrogeno reagisce con l’ossigeno in una cella a combustibile, produce energia.

Il carburante a idrogeno proviene da una miscela con un’altra fonte. Tradizionalmente l’idrogeno è stato prodotto con il gas naturale e persino con l’energia nucleare, ma più recentemente anche con la biomassa e l’energia rinnovabile come il solare e l’eolico. L’idrogeno è un “vettore” di energia e può essere immagazzinato, spostato e fornito come energia prodotta da queste altre fonti.

Ciò significa che l’idrogeno è considerato da alcuni un’alternativa molto interessante per cose come benzina, gas naturale e, in definitiva, riscaldamento domestico.

Come viene prodotto l’idrogeno?

Ci sono alcuni modi chiave in cui viene elaborato l’idrogeno. Il primo e di gran lunga più diffuso è il Processo Termico, che rappresenta il 95% di tutto l’idrogeno prodotto. Il processo termico consiste nel sottoporre le molecole di combustibile idrocarburico a vapore a temperatura estremamente elevata. Il combustibile idrocarburico può essere riformato in questo modo utilizzando gas, diesel, fonti rinnovabili, carbone gassificato e biomassa gassificata.

Ultimamente i processi elettrolitici sono stati un punto focale per la produzione di idrogeno. Implica la separazione dell’acqua in molecole di ossigeno e idrogeno con l’elettrolisi. Questa tecnica utilizza un elettrolizzatore per agire come una cella a combustibile al contrario, dove l’idrogeno viene creato utilizzando molecole d’acqua.

L’uso della luce è un altro metodo per estrarre l’idrogeno e ci sono tre processi azionati dal sole che possono essere utilizzati. Photobiological utilizza l’attività fotosintetica di batteri e alghe per produrre idrogeno. I processi fotoelettrochimici separano l’acqua in idrogeno e ossigeno utilizzando semiconduttori e i processi termochimici solari utilizzano l’energia solare concentrata per guidare le reazioni di scissione dell’acqua.

I microbi come i batteri e le microalghe producono anche una reazione biologica contenente idrogeno, che può essere utilizzata. La conversione della biomassa microbica comporta che i microbi scompongano la materia organica e le acque reflue per l’idrogeno e il processo fotobiologico utilizza la luce solare per i microbi per effettuare la conversione.

Che cos’è l’idrogeno verde?

L’idrogeno “verde” si riferisce all’idrogeno estratto solo utilizzando processi che coinvolgono elettricità rinnovabile. Al contrario dell’idrogeno “blu” creato con combustibili fossili (metano) e cattura e stoccaggio del carbonio (CCS). Il problema è che l’attuale CCS non è in grado di catturare più di un quinto di tutte le emissioni di carbonio e quindi è inefficace per i futuri obiettivi di riduzione del carbonio.

L’idrogeno è sicuro?

Definito come una sostanza pericolosa, l’idrogeno ha avuto decenni di utilizzo nell’esplorazione dello spazio e come prodotto chimico industriale. L’idrogeno in bottiglia è stato a lungo consegnato in tutta Europa e statisticamente non ha tassi di incidenti più elevati di qualsiasi altro gas.

Non ha il miglior track record agli occhi del pubblico perché è noto per essere piuttosto volatile. Inoltre non ha sapore o odore, ritenendolo un’entità difficile da gestire. Poiché l’idrogeno è 14 volte più leggero dell’aria, sale alla sorprendente velocità di 20 metri al secondo!

Qualsiasi accensione accidentale significa un’ampia gamma di esplosioni rispetto ad altri combustibili e brucia con fiamme invisibili. Detto questo, rispetto al diesel e alla benzina, che sono a base di carbonio, l’idrogeno può effettivamente essere più sicuro. Ad esempio, quando un’auto convenzionale brucia carburante, produce calore radiante e cenere calda, che è l’opposto dell’idrogeno.

Le fiamme dell’idrogeno emettono una bassa energia radiante, quindi tendono a rimanere ferme piuttosto che diffondersi. L’idrogeno è anche meno infiammabile della benzina ed è meno combustibile. Una miscela ottimale per la combustione dell’idrogeno è del 29%, rispetto alle benzine a solo il 2%. Inoltre, l’idrogeno non è tossico, quindi eventuali fuoriuscite non portano a contaminazione ambientale, come nel caso del petrolio.

La linea di fondo è che se maneggiato correttamente, l’idrogeno è considerato altrettanto sicuro degli altri combustibili, ma è meno tossico. A condizione che il settore dell’idrogeno continui ad attuare i massimi standard di sicurezza, l’idrogeno ha un enorme potenziale per aiutare a raggiungere gli obiettivi climatici.

Posso usare l’idrogeno per il riscaldamento della casa?

Sappiamo che fino a un terzo delle emissioni in un Paese occidentale proviene dal modo in cui riscaldiamo le nostre case, con l’85% che utilizza il riscaldamento centralizzato a gas e la cucina a gas. L’adattamento dal gas naturale all’idrogeno è stato salutato da alcuni come una potenziale soluzione per superare questo problema.

Poiché abbiamo una tale abbondanza di idrogeno ed è in grado di imitare i vantaggi del gas, la ricerca ha suggerito che le persone sarebbero in grado di continuare a utilizzare le caldaie più o meno allo stesso modo di prima. Passare dal gas all’idrogeno in teoria è fattibile, ma la verità è che non è mai stato fatto in massa.

Un rapporto di Northern Gas Networks chiamato H21 è stato pubblicato nel 2016 citando l’idrogeno come un modo per riscaldare le case britanniche. Ha esaminato specificamente la conversione di Leeds come prima città alimentata a idrogeno.

Ha dato il precedente successo della transizione dal gas di città (una combinazione di idrogeno, monossido di carbonio e metano) alla fonte di gas naturale allora scoperta di recente (prevalentemente a base di metano) trovata nel mare del nord, come esempio di possibilità.

Questa conversione è iniziata negli anni ’60 e ha richiesto oltre un decennio per essere completata con l’adattamento di oltre 40 milioni di elettrodomestici.  Così convinta che questa transizione sia ripetibile ma con l’idrogeno, Bosch ha persino sviluppato una nuova caldaia ed elettrodomestici conformi all’idrogeno.

Un altro fiore all’occhiello per il pro-idrogeno è che negli ultimi due decenni, l’industria del gas ha iniziato a sostituire le tubazioni sotterranee di ferro con polietilene giallo, sicuro anche per il trasferimento di idrogeno. Forse sapevano qualcosa che noi non sapevamo. C’è da chiedersi perché l’industria del gas sembra così desiderosa di spingere l’idrogeno attraverso il finanziamento degli studi, quando c’è ancora molta incertezza.

Infatti, se consideriamo che l’idrogeno viene estratto dal metano, cioè dal gas naturale, non c’è da meravigliarsi se l’industria del gas desidera passare senza soluzione di continuità all’idrogeno. Concentrandosi sui processi dell’idrogeno “blu” basati sui combustibili fossili, il gas ha ancora un solido punto d’appoggio.

A causa di questo ulteriore livello di estrazione e produzione, i costi dell’idrogeno rimarrebbero elevati. Ancora più importante, le emissioni di anidride carbonica sono ancora presenti come un deposito di idrogeno blu che va piuttosto contro l’intenzione di energia pulita. Quindi qualsiasi investimento potrebbe essere considerato una scommessa su una tecnologia ancora inadeguata.