Come è consuetudine durante la prima riunione di ogni mese, il Presidente Sardella rivolge, a nome di tutti i soci, gli auguri di buon compleanno a tutti coloro che compiono gli anni durante il mese di novembre, ricordando che fra questi è incluso anche il relatore di questa serata, l’amico Francesco Ciardelli.
Comunica, inoltre, che il nostro “global grant “ è stato approvato in via definitiva. Passa quindi la parola al relatore della serata.
Nel prendere la parola Francesco Ciardelli, Professore Emerito dell’Università di Pisa e Amministratore Delegato della società SPIN-PET srl (Spin-Off del Dipartimento di Chimica e Chimica Industriale dell' Università di Pisa), ricorda un altro socio del club anch’esso chimico e con il quale ha avuto spesso modo di discutere su temi di comune interesse, l’amico Vittorio Prescimone, che purtroppo è mancato non molto tempo fa. Francesco inizia quindi la sua relazione:
L’idrogeno è stato scoperto nel 1766, ma il suo possibile uso massivo come veicolo energetico “pulito” è stato prospettato solo negli anni recenti da una pianificazione di politica dell’ambiente più che da indicazioni scientifiche e tecnologiche, in considerazione del fatto che la sua combustione produce energia dando acqua come unico prodotto, a differenza degli idrocarburi come il petrolio e il metano che producono una miscela di acqua e anidride carbonica.
Per realizzare questo obiettivo ambientale è necessario quindi bruciare idrogeno molecolare non combinato con altri elementi. L’idrogeno libero molecolare ( H2), che costituisce quasi l’80 % delle masse nello spazio, sulla terra è presente solo per l’1% della massa totale. L’ idrogeno esiste in grandi quantità nel nostro pianeta, ma in particolare combinato, come atomo, con il carbonio nel petrolio e soprattutto con l’ossigeno nell’acqua. Oggi per produrre energia bruciamo prevalentemente idrocarburi (petrolio e gas naturali come il metano) e questo comporta un continuo aumento di anidride carbonica, solo in minor parte mitigato da fonti di energia rinnovabili come l’eolica e la solare.
In attesa della fusione fredda, dovremo continuare a bruciare idrocarburi e, per evitare l’inquinamento e l’effetto serra, si dovrà catturare l’anidride carbonica. L’obiettivo che ora viene prospettato è quello di bruciare idrogeno, ma per questo è necessario prima produrlo e produrlo con metodi non inquinanti e, purtroppo, con inevitabile consumo di energia, particolarmente se lo vogliamo produrre dall’acqua.
Attualmente in Italia il 90% dell’idrogeno è prodotto da idrocarburi dando luogo al cosiddetto idrogeno grigio. Se nel processo di produzione si catturano i prodotti del carbonio, cioè se la produzione viene decarbonizzata, si ha il cosiddetto idrogeno blu. Mentre l’idrogeno verde viene prodotto dall’acqua, ma con energia da fonti rinnovabili. La maggior parte di questo idrogeno non è usata per produrre energia, ma in altre essenziali applicazioni industriali. E’ evidente che l’obiettivo deve essere quello di produrre grandi quantità di idrogeno verde, essenzialmente per scissione della molecola d’acqua con formazione di idrogeno (circa 110 gr per Kg di acqua) insieme ad ossigeno. Questo idrogeno potrà quindi essere usato per produrre energia tramite la combustione e produrre acqua, chiudendo il ciclo di massa ed energia. La sostenibilità di tale processo come fornitore di energia dipende largamente dalla disponibilità di energia pulita per la scissione dell’acqua. In sintesi, l’idrogeno presente negli idrocarburi può essere usato direttamente per produrre energia, ma con lo svantaggio di avere inquinamento da anidride carbonica. Quello ottenuto dall’acqua per produrre energia ed ossigeno in maniera pulita deve essere prima liberato dalle molecole d’acqua con spesa di energia, quindi questo tipo di idrogeno non produce energia, ma costituisce un veicolo pulito per la conversione di energia. La risposta a questa richiesta non è certamente esauriente nella realtà; attualmente, uno dei percorsi sostenibili sembra possa derivare dal processo di elettrolisi dell’acqua utilizzando l’elettricità prodotta in eccesso dal sistema di pale eoliche.
Anche se si riuscirà a produrre abbastanza idrogeno verde si deve poi considerare il suo uso efficace ed in sicurezza. L’idrogeno è una molecola estremamente piccola e allo stato gassoso. Per convertirlo in un liquido occorre una temperatura estremamente bassa (-240°C) e non convenientemente raggiungibile per ovvie ragioni. Dovendolo gestirlo come gas dovrà essere compresso per ridurne il volume. Per dare un’idea, consideriamo che il consumo di un’auto di media cilindrata per 400 km è di circa 30 kg (circa 35 litri) di benzina; la stessa energia è fornita da 8 kg di H2. Questi 8 kg, a pressione e temperatura ambiente occupano un volume enorme: di 98 m3! Comprimendolo in bombole a 300 atmosfere si ridurrebbe ad un volume di circa 300 litri, accettabile ma sempre elevato. Accano ai problemi di volume, si devono inoltre considerare quelli dell’esplosività in presenza di aria e la facile permeazione attraverso molti solidi. Di conseguenza la gestione e la distribuzione dell’idrogeno prevista per il futuro presenta ancora delle problematiche solo parzialmente risolte.
Nonostante questi problemi reali, i vantaggi ambientali dell’uso dell’idrogeno per produrre energia sono enormi e la ricerca, anche quella nazionale di grandi aziende, è impegnata a realizzare soluzioni che permettano di produrre sempre maggiori quantità di idrogeno verde e ne permettano la gestione e la trasformazione in energia in maniera efficace. La nostra Società SPIN-PET con Marchio di UNI PISA opera in questo settore di ricerca su membrane anioniche, in collaborazione con ENEA ed ERREDUE (LI), su celle elettrolitiche ad alta efficienza e celle a combustibile con NEMESYS (FI), pirolisi del metano e la produzione di idrogeno dalla plastica riciclata con ENVEN (Roma).
Al termine della relazione, il relatore risponde ad alcune domande poste dai soci. In particolare sulle tecniche di stoccaggio dell’idrogeno e sulla possibilità di usare oltre all’idrogeno anche suoi isotopi con riferimento alle problematiche della di fusione fredda.
