Tecnologie ecologiche utilizzate per la generazione di idrogeno a livello globale
Secondo l'Office of Energy Efficiency and Renewable Energy, l'impiego dell'idrogeno potrebbe ridurre significativamente l'inquinamento atmosferico causato dai gas serra. Tuttavia, il metodo con cui viene prodotto il combustibile a idrogeno può avere un impatto importante sull'ambiente.
Alcuni metodi sono infatti più sostenibili di altri. Per l'idrogeno grigio si utilizza la tecnologia di reforming del metano a vapore (SMR, Steam Methane Reforming), che estrae idrogeno dal gas naturale. Questo processo emette però un enorme volume di CO2.
Per l'idrogeno blu si utilizza una tecnologia di cattura e stoccaggio della CO2, che consente di acquisire e immagazzinare l'anidride carbonica prodotta durante il reforming del metano a vapore. Per l'idrogeno verde, invece, si dividono le molecole d'acqua in ossigeno e idrogeno attraverso l'elettrolisi, utilizzando elettricità proveniente da fonti rinnovabili per estrarre l'idrogeno dal vapore.
Anche se la disponibilità di energia da fonti rinnovabili è un fattore limitante per la crescita di questo combustibile, l'idrogeno verde, produce zero emissioni di CO2 e per questo è un tipo di energia pulita sempre più richiesta. Nei prossimi anni, è possibile aspettarsi l'idrogeno verrà impiegato nelle tecnologie verdi a livello globale.
Diffusione globale delle tecnologie a idrogeno verde
L'uso dell'idrogeno verde, dopo la sua creazione, prevede sistemi di stoccaggio come le celle a combustibile e la produzione di carburanti alternativi. Ecco alcuni esempi:
Tecnologia di celle a combustibile
L'idrogeno serve per alimentare le celle di combustibile, che generano elettricità attraverso una reazione chimica tra idrogeno e ossigeno. Questa tecnologia viene utilizzata nei veicoli, nei sistemi di alimentazione di riserva e nei dispositivi di alimentazione portatili. I veicoli alimentati a celle a idrogeno percorrono distanze più lunghe, consumano meno energia, emettono zero emissioni e sono più efficienti dei veicoli alimentati a gas.
Tecnologia di alimentazione alternativa
L'idrogeno funge da combustibile dei motori a combustione interna che alimentano automobili, autocarri per impieghi gravosi, autobus e imbarcazioni marittime o viene usato per generare elettricità. Quando viene bruciato, l'unico sottoprodotto è il vapore acqueo, un vantaggio che lo rende una fonte di carburante pulita, che può ridurre le emissioni dei veicoli per impieghi gravosi.
Il carburante da aviazione sostenibile (SAF), realizzato in materie prime non petrolifere, è un combustibile alternativo che riduce le emissioni derivanti dal trasporto aereo. Al momento può essere utilizzato come carburante di drop-in, ossia viene mescolato a diversi livelli, dal 10% al 50%, a seconda della materia prima e della modalità di produzione del carburante. SAF ha il potenziale di evolversi in un carburante a basso impatto di carbonio da utilizzare con le tecnologie di propulsione, volo e infrastrutture del futuro, ma è ancora nelle fasi iniziali.
Processi industriali
L'idrogeno è fondamentale in vari processi industriali nel settore chimico. Ad esempio includono la produzione di ammoniaca e fertilizzanti, la raffinazione del petrolio greggio e la produzione di carburanti per trasporti, la produzione di ammoniaca nell'industria petrolchimica, l'etilene e i fertilizzanti, la produzione di diesel rinnovabile nell'industria dei carburanti puliti, carburante per aviazione sostenibile e metanolo elettronico.
Gestione delle temperature di processo per l'idrogeno verde
Gli impianti di idrogeno, nelle fasi di produzione, conversione, trasporto e stoccaggio, richiedono il mantenimento di una specifica temperatura di processo o protezione antigelo. Le linee idriche per sistemi a vapore, impianti di erogazione dell'acqua e linee del gas di processo necessitano di protezione contro il congelamento, mentre la conservazione del sale e le linee di brasatura devono essere mantenute a determinate temperature durante tutta la produzione.
Inoltre, il trasporto di idrogeno verde richiede la conversione in un composto meno volatile e meno infiammabile per il trasporto. Questa conversione include solitamente un processo Haber-Bosch per convertire H2 con azoto in ammoniaca verde e il processo Fischer-Tropsch per convertire H2 con CO in combustibili elettronici liquidi. Entrambi i processi sono complessi e richiedono applicazioni di manutenzione della temperatura.
Quando viene utilizzato nelle celle a combustibile del veicolo, l'idrogeno deve avere un livello di purezza ultra elevato per massimizzare la durata dell'elettrolita e dei catalizzatori. Le unità di deossidazione e purificazione industriali offrono livelli di purezza fino al 99,9999% e si basano su tecnologie di assorbimento a pressione o a temperatura oscillante, inclusi i cavi di termoregolazione con isolamento minerale ad alta temperatura.
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