Idrogeno: uno spettro di opportunità

12/10/2022

Mentre il mondo tenta di sottrarsi alla morsa dei combustibili fossili, gli scienziati stanno rapidamente cercando alternative praticabili che possano portarci verso un futuro più verde. Uno di questi combustibili alternativi è l'idrogeno. 

L'idrogeno è uno degli elementi costitutivi della vita organica insieme al carbonio, tuttavia l'idrogeno elementare puro è difficile da trovare: è presente nell'atmosfera solo a circa 0.6 parti per milione. La produzione di idrogeno su scala industriale è quindi necessaria perché sia ​​un'opzione pratica.

Quindi, quali sono le diverse fonti e metodi di produzione dell'idrogeno? Continuate a leggere per scoprirlo.

I colori dell'idrogeno

Una volta isolato, l'idrogeno è molto promettente come fonte di combustibile per motori a combustione, celle a combustibile e come alternativa al riscaldamento a gas naturale.

L'idrogeno è promettente come fonte di combustibile per sostituire il gas naturale o il petrolio; tuttavia, le soluzioni di trasporto e stoccaggio rappresentano un ostacolo continuo.
L'idrogeno è promettente come fonte di combustibile per sostituire il gas naturale o il petrolio; tuttavia, le soluzioni di trasporto e stoccaggio rappresentano un ostacolo continuo.

Sebbene l'idrogeno sia un gas incolore, la discussione sull'idrogeno biatomico è stata codificata a colori per distinguere facilmente tra diverse fonti e processi di produzione. Non sono formalmente definiti, ma sono una nomenclatura utile quando si tratta di comprendere la sostenibilità nel settore.

Grigio

L'idrogeno grigio è attualmente il metodo di produzione più comune, rappresentando quasi il 50% dell'idrogeno prodotto totale. Questo processo prende il gas naturale, vale a dire il metano, e lo fa reagire con l'acqua in un processo chiamato steam metane reforming. Questa reazione produce idrogeno gassoso e monossido di carbonio, l'ultimo dei quali è tossico, quindi viene ulteriormente reagito con l'acqua per produrre idrogeno e anidride carbonica attraverso la reazione di spostamento acqua-gas.

Questo processo richiede molta energia per mantenere un ambiente ad alto calore, inoltre produce quantità significative di anidride carbonica (5-6 tonnellate per ogni tonnellata di idrogeno gassoso prodotto).

Marrone nero

L'idrogeno marrone e nero si riferisce a ciò che viene estratto dal carbone marrone e nero. Il carbone viene riscaldato con vapore e ossigeno in un processo chiamato gassificazione del carbone e si ossida parzialmente per produrre anidride carbonica, monossido di carbonio, acqua e idrogeno gassoso. Il monossido di carbonio può essere ulteriormente reagito per ridurre i sottoprodotti tossici.

Blu

Questo metodo di produzione dell'idrogeno è esattamente lo stesso di grigio, marrone e nero, riferendosi a qualsiasi idrogeno prodotto da materie prime di combustibili fossili. Tuttavia, l'anidride carbonica prodotta nella reazione viene catturata per evitarne il rilascio nell'atmosfera e ridurre l'impatto sugli effetti del cambiamento climatico. Può essere immagazzinato in profondità nel sottosuolo (nella speranza che diventi di nuovo combustibili fossili) o riutilizzato per altri processi industriali. 

Green

L'idrogeno verde si riferisce più spesso al processo di produzione dell'idrogeno tramite la scissione elettrolitica dell'acqua, in cui l'elettricità proviene da energia rigorosamente rinnovabile. Questo processo utilizza l'elettricità per decomporre l'acqua in idrogeno e ossigeno gassoso, utilizzando processi di ossidazione e riduzione. 

L'idrogeno verde può anche riferirsi in modo più ampio a qualsiasi forma rinnovabile di produzione di idrogeno, inclusa la gassificazione o la riformazione a vapore di biomassa e biocarburanti, al contrario dei combustibili fossili.

L'idrogeno verde è il gold standard della produzione di H2, utilizzando risorse interamente rinnovabili.
L'idrogeno verde è il gold standard di H2 produzione, utilizzando risorse interamente rinnovabili. 

Allo stato attuale, solo il 4% circa dell'idrogeno prodotto industrialmente proviene dall'elettrolisi, con una percentuale ancora più piccola prodotta da fonti di elettricità puramente rinnovabili. Ciò è principalmente dovuto al fatto che la scissione dell'acqua non è un processo poco costoso, ma man mano che diventa più comune, questo costo è destinato a diventare paragonabile a quello del gas e del petrolio. 

Giallo 

L'idrogeno giallo è una forma meno specifica di idrogeno verde, in quanto viene utilizzato per descrivere la scissione dell'acqua tramite elettrolisi utilizzando qualsiasi fonte di elettricità. A volte viene utilizzato per specificare l'elettrolisi a energia solare, ma può anche includere altre fonti di energia elettrica come l'eolico, l'energia idroelettrica o la combustione di combustibili fossili.

Viola

Conosciuto anche come idrogeno rosa o rosso, questo è ancora un processo idrolitico per creare idrogeno dalla scissione dell'acqua. Tuttavia, ciò si riferisce specificamente all'elettricità prodotta tramite fissione nucleare nelle centrali nucleari. Sebbene non emetta gas serra come l'anidride carbonica, ci sono altri impatti ambientali associati alle scorie nucleari. 

Turchese

Come l'idrogeno grigio, questo metodo utilizza il gas naturale come materia prima. Tuttavia, piuttosto che la riformazione del vapore, il metano viene riscaldato in modo che si decomponga termicamente in idrogeno gassoso e carbonio solido (al contrario dell'anidride carbonica). Questo è rispettoso dell'ambiente per quanto riguarda le emissioni di gas serra, tuttavia la quantità di energia necessaria per riscaldare il metano a sufficienza da decomporsi (poco più di 1000°C) non è insignificante.

White

Questo è uno dei colori meno conosciuti dell'idrogeno, riferendosi al raro idrogeno geologico presente in natura. Questo di solito viene estratto come sottoprodotto della raffinazione dei combustibili fossili.

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