I camion e i bus a celle a idrogeno continuano ad arrivare, ma hanno ancora bisogno di più idrogeno verde.

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Vista la serie continua di miglioramenti nelle batterie per veicoli elettrici, è sorprendente che alcuni attori del settore delle emissioni zero continuino ancora a sostenere l’elettrificazione dei veicoli tramite celle a combustibile ad idrogeno. Beh, lo fanno effettivamente, e finché continueranno a farlo, forniranno un ulteriore motivo per cui l’idrogeno verde possa sostituire i combustibili fossili nella catena di approvvigionamento globale dell’idrogeno.

La via della biomassa verso l’idrogeno verde

Il consenso emergente riguardo all’idrogeno verde è che le applicazioni su piccola scala — tra cui automobili e sistemi di riscaldamento domestico — rappresentino uno spreco di risorse. Tuttavia, il ruolo dell’idrogeno nelle economie industrializzate moderne va oltre i settori dei trasporti e degli edifici. La raffinazione, la produzione di acciaio, quella di fertilizzanti e la fabbricazione di prodotti chimici rientrano tra gli utilizzi su larga scala in cui fonti di idrogeno più sostenibili potrebbero — e dovrebbero — sostituire l’idrogeno convenzionale, ottenuto principalmente dal gas naturale e, in misura minore, dal carbone.

L’elettrolisi attira la maggior parte dei finanziamenti da parte di settori privato e pubblico per l’idrogeno verde, processo che prevede l’utilizzo di energie rinnovabili per estrarre l’idrogeno dall’acqua. Sebbene i costi elevati abbiano ostacolato l’adozione dell’elettrolisi idrotermica, la situazione sta migliorando grazie agli sforzi degli innovatori per ridurre il costo degli elettrolizzatori.

Nuove opportunità per utilizzare energie rinnovabili su larga scala stanno spingendo ulteriormente lo sviluppo dell’elettrolisi idrotermica. Inoltre, le startup si stanno concentrando su applicazioni di nicchia in cui la disponibilità del combustibile è il fattore determinante, piuttosto che i suoi prezzi (per maggiori informazioni sull’idrogeno verde, clicca qui).

Altri percorsi per ottenere l’idrogeno verde hanno ricevuto meno attenzione, come quello che parte dalla biomassa o dai rifiuti plastici. Tuttavia, anche in questi ambiti l’attività continua a crescere.

Nel campo della biomassa, ad esempio, lo scorso ottobre un team di ricerca dell’Università di Yale ha descritto i benefici climatici derivanti dall’utilizzo del Bio-H2 come complemento all’elettrolisi dell’acqua, sottolineando la scarsità di acqua dolce tra i fattori che limitano l’uso esclusivo degli elettrolizzatori.

La soluzione delle alghe

Gli innovatori nel settore della conversione della biomassa in idrogeno hanno preso in considerazione i rifiuti agricoli e forestali, nonché i rifiuti alimentari e le acque reflue municipali; anche i rifiuti animali e altri sottoprodotti zootecnici svolgono un ruolo importante.

Un ambito rimasto in gran parte inesplorato è il potenziale delle alghe per fornire una fonte economica di idrogeno verde, poiché i ricercatori si sono trovati di fronte alla difficoltà rappresentata dal contenuto di acqua salata presente nelle alghe coltivate in mare.

Un team multinazionale composto dall’Università di Columbia a New York e dall’Ewha Womans University in Corea ha deciso di affrontare questo problema. Il loro studio, pubblicato sulla rivista Nature, si concentra sulla conversione delle alghe marroni attraverso un processo neutro in termini di carbonio, con la possibilità di ottenere un effetto antiossidante grazie alla capacità di sequestrare sottoprodotti carbonati.

Sostenendo l’uso della biomassa ottenuta dalle alghe marine, il team osserva che il tasso di sequestro del carbonio da parte delle alghe supera di gran lunga quello delle altre biomasse terrestri, con un valore fino a sette volte maggiore. Altri vantaggi includono un tasso di crescita che permette la raccolta fino a sei volte all’anno senza l’uso di fertilizzanti, nonché la possibilità di coltivarle in spazi non destinati all’agricoltura.

I ricercatori hanno sottoposto le loro alghe a un trattamento termico alcalino personalizzato (ATT), descritto in questo testo con estrema dettaglia. “I risultati mostrano che l’ATT sulla biomassa può produrre più H2 rispetto al processo combinato di gasificazione e reazioni di spostamento idrogeno-acqua”, concludono i ricercatori per facilitare la comprensione dei lettori non esperti.

“Si tratta di un risultato molto promettente, considerando la possibile curva di apprendimento nello sviluppo della tecnologia ATT sulla biomassa, che si trova ancora in una fase iniziale di sviluppo”, aggiungono.

La soluzione ai rifiuti di plastica

I rifiuti di plastica sono un altro tema che compare di tanto in tanto nella letteratura sull’idrogeno verde, sebbene rappresentino più uno strumento per la gestione dei rifiuti di origine fossile che una soluzione basata su risorse rinnovabili.

Un recente contributo proviene da un team multiversitario in Corea, con la partecipazione dell’Università della California. Il loro studio, pubblicato su PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences) il 6 luglio, sostiene l’uso dell’ATT come alternativa efficiente per il riciclo dei plastici, in grado di produrre idrogeno ad alta purezza.

“Nonostante l’ crescente enfasi sul riciclo, attualmente solo il 9% dei rifiuti plastici viene riciclato, mentre il 79% si accumula nei discarichi e il 12% viene bruciato”, osserva il team per spiegare, per usare un eufemismo, le carenze dell’attuale settore globale del riciclo dei plastici.

“Le pratiche tradizionali di gestione dei rifiuti non solo non riescono a affrontare adeguatamente la crisi dei rifiuti plastici, ma contribuiscono anche all’inquinamento ambientale secondario, inclusa la liberazione di microplastiche, particelle fini, SOx, NOx, dioxine e CO2”, aggiungono per completezza.

Più idrogeno verde per autobus a celle a combustibile

Mentre la biomassa e i rifiuti plastici non sono ancora arrivati sul mercato di massa, la necessità dell’elettrolisi dell’acqua diventa sempre più evidente man mano che il presidente degli Stati Uniti Donald Trump non riesce a fermare, figuriamoci annullare, i danni arrecati ai mercati globali del carburante a causa della sua guerra in Iran. Il Progetto Ornuba in Spagna è uno degli esempi che dimostrano come i casi d’uso industriali – in questo caso, l’ammoniaca verde – possano sostenere le iniziative legate all’idrogeno verde che attingono a risorse locali, al riparo dalle incertezze della geopolitica trumpiana.

Anche i casi d’uso legati ai trasporti sono in fase di valutazione, sebbene le parti interessate siano molto più caute rispetto agli anni passati. Oggi l’attenzione è concentrata su specifici casi d’uso in cui una combinazione di politiche pubbliche e di una carenza – percepita o reale – di alternative alimentate a batteria offre opportunità.

In Spagna, ad esempio, Bosch ha fornito i propri moduli di alimentazione a celle a combustibile per testare un autobus del produttore Irizar, concentrandosi su itinerari più lunghi a Madrid. Secondo Bosch, l’autobus può percorrere oltre 1.000 chilometri prima di dover fare rifornimento, operazione che richiede circa 10-15 minuti. Bosch sta inoltre proponendo un sistema più potente per autobus turistici e camion pesanti.

Bosch è attiva anche in Germania, dove l’azienda MAN ha recentemente avviato dei test stradali su camion elettrici che utilizzano sia celle a combustibile che batterie, con l’obiettivo di raggiungere un raggio d’azione compreso tra 450 e 500 chilometri. MAN fa parte di coloro che mostrano cautela nel settore delle celle a combustibile. L’azienda prevede che i veicoli elettrici alimentati a batterie domineranno il settore dei trasporti merci su strada, lasciando comunque spazio ai trasporti a base di celle a combustibile ad idrogeno. “Le tecnologie ad idrogeno… possono svolgere un ruolo complementare importante in applicazioni specifiche – ad esempio, su rotte di trasporto molto lunghe o in regioni con infrastrutture di ricarica insufficienti”, afferma MAN.

Ballard è un altro attore in movimento in Germania. Lo scorso marzo, Ballard ha comunicato che la sua tecnologia alimenta 410 dei circa 500 autobus a celle a combustibile in funzione nel paese.

Nel frattempo, negli Stati Uniti

Qui negli Stati Uniti, alcuni stakeholder del settore delle celle a combustibile non stanno certo aspettando che la vernice si asciughi. Bosch torna in scena attraverso la sua filiale Bosch RexRoth, che fornisce un sistema di pompaggio avanzato per una futura stazione di rifornimento ad idrogeno in California. La struttura è stata commissionata da SamTrans, il distretto dei trasporti della contea di San Mateo. Presentata come la più grande stazione di questo tipo, avrà una capacità di servizio fino a 175 autobus a celle a combustibile. “Il sistema Bosch Rexroth è in grado di erogare fino a 1.200 kg/ora di idrogeno per supportare flotte ancora più grandi di autobus”, aggiunge Bosch.

Nella contea di Orange, l’azienda Clean Energy Fuels Corp. ha ottenuto un contratto da 27,5 milioni di dollari da OCTA, l’Orange County Transportation Authority, per costruire una stazione di rifornimento ad idrogeno presso il deposito degli autobus di Garden Grove. “OCTA dispone attualmente di 10 autobus a celle a idrogeno in servizio e prevede di ne aggiungere altri 40 entro il completamento di questa stazione di rifornimento”, afferma CEFC.

Né queste strutture porteranno un grande sollievo agli operatori di veicoli a celle a idrogeno in California, che già soffrono per la carenza di stazioni di rifornimento funzionanti, ma si tratta di un problema completamente diverso. Tenete d’occhio l’azienda statunitense Hyroad Energy, che ha appena aperto una nuova stazione di rifornimento ad idrogeno per flotte di camion commerciali a Santa Fe Springs.