Idrogeno verde: l’alternativa energetica per un futuro più sostenibile

Nell’intento di mitigare il riscaldamento globale e contrastare il cambiamento climatico, l’elettrificazione sta assumendo un ruolo sempre più cruciale a favore della decarbonizzazione. Tuttavia, nell’ambito della produzione industriale che richiede l’utilizzo di diverse fonti di energia, sorgono molte sfide. In questo contesto, l’idrogeno verde emerge come un alleato essenziale nel processo di decarbonizzazione di specifici settori che richiedono alta intensità energetica, come l’industria chimica e la siderurgia. Ma cos’è precisamente l’idrogeno verde? In cosa si differenzia dall’idrogeno tradizionale e quando potrà essere utilizzato, in futuro, per ridurre al minimo l’impatto ambientale? Lo scopriamo subito in questo articolo.

La transizione ecologica a cui stiamo assistendo negli ultimi anni ci fa parlare tanto di economia verde, auto a ricarica elettrica, intelligenza artificiale, smart city e tante altre soluzioni basate sull’elettrificazione che hanno l’obiettivo di ridurre le emissioni inquinanti, eliminare la dipendenza dai combustibili fossili e salvaguardare la salute del pianeta e dei cittadini.
Anche l’industria sta gradualmente cambiando approccio nei confronti dei tradizionali canoni produttivi, rivolgendo lo sguardo su forme di sviluppo sostenibile a partire dall’intera Supply Chain, per abbracciare un’economia circolare volta al riutilizzo e al riciclo delle materie prime esauste. Ma, se in alcuni settori produttivi l’elettrificazione è sicura e funzionale, in altri non è del tutto praticabile. L’industria siderurgica o quella chimica, ad esempio, necessitano di temperature d’esercizio molto elevate, difficili da raggiungere con l’utilizzo della sola energia elettrica. O, nel caso in cui la tecnologia elettrica riesca a fornire tutta l’energia necessaria al processo produttivo, è fondamentale in ogni caso accertare che provochi un impatto ambientale minore rispetto a quella prodotta dal gas tradizionale.

Cosa c’entra l’idrogeno verde con tutto questo? È presto detto: è l’unico mezzo efficiente e sostenibile per accelerare la transizione elettrica nei settori produttivi in cui non si può praticare l’elettrificazione al 100%. Ma partiamo dall’inizio, chiarendo cos’è l’idrogeno, quanti tipi ne esistono, come viene prodotto e perché l’idrogeno verde è così importante per la transizione energetica.

Cos’è l’idrogeno e per cosa viene utilizzato?

Tra gli innumerevoli costituenti della materia, l’idrogeno rappresenta il 90% della massa osservabile nell’universo, che si manifesta prevalentemente sotto forma di gas. Rispolverando i libri di chimica, vediamo che è il primo e più leggero elemento della tavola periodica, costituito da una molecola semplice composta da due atomi (H2). Quando si trova a contatto con l’ossigeno (cosa che accade, ovviamente, nel nostro pianeta), l’idrogeno brucia in modo simile ai combustibili tradizionali come il metano. È anche notevolmente efficiente dal punto di vista energetico, perché possiede un potere calorifico per unità di peso di tre volte superiore rispetto alla benzina.

Non solo l’idrogeno è il propellente che alimenta le reazioni di fusione nucleare nelle stelle, generando così l’energia rinnovabile che la Terra riceve quotidianamente dal Sole, ma viene anche sfruttato nelle celle a combustibile in combinazione all’ossigeno per produrre energia elettrica e acqua. È utilizzato principalmente nei processi di lavorazione petroliferi, siderurgici e minerari e per la produzione di metanolo e ammoniaca per l’agricoltura.

Quanti tipi di idrogeno esistono?

Come ormai è chiaro, l’idrogeno possiede un eccezionale potenziale come combustibile ad alta densità energetica, e per questo è impiegato in differenti settori industriali in cui l’elettrificazione non è sufficiente a garantire il fabbisogno energetico. La sua produzione è ancora complessa, costosa e non sostenibile, ma l’evoluzione delle tecnologie di produzione “green” basate sulle fonti rinnovabili apre le porte a un futuro promettente.

Dai dati raccolti dall’IEA, l’International Energy Agency, attualmente il consumo globale di idrogeno raggiunge circa 75 milioni di tonnellate all’anno, di cui la maggior parte proviene da fonti fossili, in particolare dal gas naturale, con conseguenti significative emissioni di gas serra. Questo tipo di idrogeno è noto come “idrogeno grigio” ed è considerato una fonte fossile non sostenibile perché la sua produzione rilascia grandi quantità di anidride carbonica nell’atmosfera.

Esiste anche un secondo tipo di idrogeno, chiamato “idrogeno blu”, il cui processo produttivo è uguale a quello dell’idrogeno grigio con la differenza che si combina, nella fase finale della lavorazione, con un sistema di cattura e stoccaggio dell’anidride carbonica prodotta. Questa soluzione sarebbe ottimale se, anch’essa, non presentasse problemi di sostenibilità: i costi associati alla cattura e allo stoccaggio dell’anidride carbonica sono elevati, mentre dal punto di vista ambientale il processo non riesce a catturare completamente l’anidride carbonica e la rilascia nell’atmosfera, seppur in quantità minori rispetto all’idrogeno grigio.

Quindi, su quale tipologia di idrogeno puntare per favorire la decarbonizzazione, minimizzare l’impatto ambientale e mantenere l’efficienza di quella produzione industriale che non può fare proprio a meno dell’idrogeno? Ecco che entra in scena l’idrogeno verde.

Cos’è l’idrogeno verde o “idrogeno green”?

L’idrogeno verde, chiamato anche “idrogeno green”, è frutto di un processo di estrazione tramite l’elettrolisi dell’acqua, che avviene in celle elettrochimiche alimentate da elettricità proveniente da fonti rinnovabili. Questa particolare forma di idrogeno è pulita e sostenibile: benché non si trovi in natura è generata, appunto, da fonti di energia rinnovabile. Quello che si ottiene dall’idrogeno verde è dunque un carburante che, quando viene utilizzato per la produzione di energia, genera soltanto vapore acqueo e non immette nell’ambiente sostanze inquinanti.

Quali sono le fonti rinnovabili da cui si può produrre idrogeno verde? Tutto avviene dall’energia solare o da quella eolica, le maggiori fonti di energia pulita e sostenibile che abbiamo a disposizione in natura, che non derivano da combustibili fossili e non emettono i nocivi gas serra.

Quali sono i vantaggi dell’utilizzo di idrogeno verde?

Al contrario dell’idrogeno grigio o blu, l’idrogeno verde presenta molti vantaggi, sia a livello ambientale, sia di affidabilità:

• È in grado di produrre energia pulita in qualsiasi luogo del mondo attraverso fonti rinnovabili;
• Non produce emissioni inquinanti perché, quando viene bruciato, l’unico sottoprodotto è l’acqua;
• Può essere utilizzato in quei settori che non possono convertirsi completamente all’elettrificazione (chiamati anche “Hard to abate”), come quello dei trasporti o della produzione di calore per uso industriale;
• Può essere utilizzato come forma di stoccaggio di energia rinnovabile: durante i periodi di elevata produzione di energia solare o eolica, viene immagazzinato per essere utilizzato quando l’energia rinnovabile non è disponibile (ad esempio nei periodi invernali), garantendo una fornitura di energia continua e affidabile.

Alla luce di tutto questo, si può tranquillamente affermare che l’idrogeno verde costituisce una valida e efficiente alternativa ai combustibili fossili, suscitando notevole interesse in numerosi paesi che ne stanno riconoscendo il potenziale. Senza dubbio, come dicevamo, l’elettrificazione attraverso l’uso di energie rinnovabili rappresenta il percorso principale e più efficiente verso la decarbonizzazione. Ma nei settori produttivi che attualmente presentano notevoli difficoltà nella decarbonizzazione tramite l’elettrificazione, l’idrogeno verde può intervenire in modo determinante per consentire, allo stesso modo, una completa decarbonizzazione.

Dove si utilizza maggiormente l’idrogeno verde?

Una volta generato, abbiamo detto che l’idrogeno verde può essere utilizzato come fonte di energia soprattutto nei settori hard to abate: quello della mobilità, l’industriale, il settore del riscaldamento e della produzione di elettricità. L’idrogeno verde è infatti una risorsa versatile che può essere utilizzata come materia prima, carburante, accumulatore di energia per i trasporti, i processi industriali e la produzione decentralizzata di energia.
Alla luce di questo, anche alcune industrie siderurgiche italiane stanno iniziando a propendere per l’idrogeno verde, sostituendolo al carbone nella produzione dell’acciaio.

Idrogeno verde e decarbonizzazione: la scelta dell’Europa

Come avremo sicuramente tutti compreso, quindi, l’unico tipo di idrogeno che può essere veramente considerato sostenibile è l’idrogeno verde. Già nel 2020 la Commissione Europea ha delineato il suo progetto di investimento sull’idrogeno verde attraverso la Strategia europea sull’idrogeno, con l’obiettivo di creare mercati aperti e competitivi per l’uso dell’idrogeno verde in tutti i settori energetici.

La Commissione europea ha scelto di investire nell’idrogeno “pulito” come pilastro fondamentale per agevolare il processo di decarbonizzazione e, al contempo, per diminuire la dipendenza europea della fornitura del gas dalla Russia. Le ragioni, alla luce di quanto esposto fin qui, sono chiare: da un lato, l’idrogeno verde rappresenta un’alternativa a zero emissioni, efficiente e rinnovabile su cui porre le basi della ripresa economica sostenibile dopo la pandemia; dall’altro, è una soluzione cruciale per realizzare una transizione ecologica a lungo termine.

Grazie alle sue caratteristiche a basso impatto ambientale, l’utilizzo dell’idrogeno verde nei settori produttivi che abbiamo specificato poco sopra offre la possibilità di contenere l’aumento della temperatura media globale entro il limite di 2°C stabiliti dall’Accordo di Parigi, con l’obiettivo di raggiungere la neutralità climatica entro il 2050.

La spinta della Commissione Europea sulla produzione e utilizzo dell’idrogeno verde favorirà, oltre alla maggior tutela dell’ambiente, anche la creazione di ulteriori posizioni lavorative: secondo un recente rapporto di Deloitte, si stima che tra il 2030 e il 2050 il mercato dell’idrogeno verde crescerà notevolmente, tanto che saranno necessari fino a 2 milioni di posti di lavoro in più. Considerando anche che questa soluzione porterà alla riduzione di circa 560 milioni di tonnellate di anidride carbonica nell’ambiente, si prenderanno quindi, come si dice, due piccioni con una sola fava.

Idrogeno verde: come promuoverne l’utilizzo e in quali settori?

Per raggiungere qualsiasi obiettivo importante, è essenziale pianificare una strategia mirata e consapevole. Per quanto riguarda l’adozione dell’idrogeno verde come produttore di energia pulita, alla luce di quanto esposto finora, è necessario istruire in primis i settori che ne hanno maggiormente bisogno. Non avrebbe senso, perlomeno inizialmente, promuovere l’utilizzo dell’idrogeno verde in settori come quello dell’edilizia residenziale, che può benissimo funzionare con l’elettrificazione e sostenere costi anche più contenuti.

Da dove cominciare a promuoverlo, allora? In vista della transizione ecologica, è fondamentale che i governi e le istituzioni mondiali adottino politiche trasparenti per educare chiaramente le industrie e i consumatori finali sulle differenze tra le varie forme di idrogeno e le applicazioni che potrebbero maggiormente beneficiarne, facilitando così la scelta dell’idrogeno verde. Inoltre, è importante incentivare la produzione di idrogeno verde a livello locale, in tutti i Paesi, al fine di preservare le catene di approvvigionamento e ridurre la dipendenza dalle importazioni di combustibili fossili.

Quando si utilizzerà l’idrogeno verde in futuro?

Per rispondere a questa domanda è necessario considerare il costo attuale di produzione dell’idrogeno verde, che è ancora troppo alto. Ma gli investitori sono positivi e affermano che, nei prossimi anni, il costo di produzione si abbasserà, arrivando ad essere addirittura inferiore a quello attuale del gas naturale. Il ragionamento è semplice: man mano che aumenterà il progresso tecnologico nell’elettrolisi, aumenterà anche la sua industrializzazione su larga scala. Questo, a sua volta, dovrebbe permettere la diminuzione dei costi degli elettrolizzatori a fronte di una miglior efficienza. Questa situazione, unita alla crescente convenienza economica dall’elettricità prodotta da fonti rinnovabili, potrebbe rendere molto competitiva la produzione di idrogeno verde rispetto a quello blu o grigio nel prossimo futuro, incentivandone l’adozione nella maggior parte dei settori produttivi.