Uno dei vantaggi dell'idrogeno è la sua grandiosa flessibilità. Lo si può utilizzare puro, allo stato liquido sotto forma di ammoniaca verde o miscelandolo ad altri gas come la CO2 o il metano per la produzione di nuovi combustibili sintetici. La sua versatilità aiuterà a trovare soluzioni alternative al petrolio soprattutto nel settore del trasporto pesante su gomma, nel navale, ferroviario e aerospaziale.

Carburanti sintetici di nuova generazione

Utilizzare la CO2 da combinare insieme con l’idrogeno oltre a ridurre parte dell’anidride carbonica catturata in atmosfera, serve a reinventare un suo secondo impiego in ottica circolare. Le piattaforme da cui oggi si estrae metano o petrolio nel Mare del Nord potrebbero un domani ospitare parchi eolici galleggianti per combinare la produzione di idrogeno e l'estrazione di idrocarburi. Questi siti avrebbero il potenziale per essere riconvertiti in punti di produzione di electronic fuels (e-fuels): una classe emergente di combustibili a basso impatto – in forma liquida o gassosa – generati a partire da idrogeno verde in combinazione con CO2 proveniente da carburanti fossili, biomasse o catturata direttamente dall’atmosfera. Una formula conosciuta come “power to x”, dove per “x” si intende una gamma di differenti generi di carburanti sintetici prodotti a partire dalla stessa base di idrogeno.

Dall’interazione tra idrogeno e CO2 si ottiene la sintesi di carburanti come il metanolo o il metano; dalla combinazione tra idrogeno e azoto, presente al 70% in atmosfera, è possibile invece produrre ammoniaca verde risultante da un processo totalmente green.

La CO2 ricombinata con l’idrogeno sintetizza un vettore energetico che oggi sembra rispondere meglio alle esigenze del settore dei trasporti rispetto all’impiego di idrogeno puro al 100%, non adatto per la sua scarsa densità di massa ad alimentare i motori di aerei o grandi navi.

Molti esperti in energia ritengono che utilizzare l’anidride carbonica nelle sintesi degli e-fuels sia sufficiente a chiudere il cerchio sulla valutazione dell’impatto ambientale per il semplice fatto di aver sottratto CO2 all’atmosfera. In realtà il cerchio della sostenibilità non si chiude appena finalizzato il processo, per cui risulta fondamentale ricorrere alla metodologia del life cycle assessment (Lca) per azzardare previsioni di circolarità a impatto zero.

Trasporto pesante e industria: da qui inizia la sfida della neutralità climatica 

L’Europa ha individuato nel settore del “trasporto pesante” uno dei principali alleati nella lotta per l’abbattimento della CO2 attraverso la sostituzione dei combustibili fossili con l’idrogeno. In Svizzera sono oltre mille i camion a idrogeno che percorrono le autostrade del paese. Per il colosso coreano Hyundai la Svizzera rappresenta il luogo ideale per testare la flotta di camion in condizioni reali perché i cantoni elvetici da tempo hanno introdotto una tassa sui mezzi pesanti relativamente alta con l’obiettivo di favorire una transizione più rapida verso una mobilità più sostenibile. La prima stazione di rifornimento, frutto di una collaborazione tra Coop e il Laboratorio federale di prova dei materiali e di ricerca, è entrata in funzione già nel 2016 a Hunzenschwil, nel canton Argovia.

Questa esperienza confermerebbe che l’investimento iniziale nelle tecnologie dell’idrogeno per il settore heavy duty track, seppur più elevato di quello per un mezzo pesante a motore endotermico, è vincente sul lungo periodo. Dai dati rilevati sul campo in studi di settore si ha evidenza di come il “costo totale di proprietà” si riduca per l’acquisto di un camion alimentato a idrogeno rispetto che a gasolio, dal momento che risultano più vantaggiosi i costi operativi nell’arco di una finestra temporale ampia. Il maggior driver in questo senso diventa il costo di produzione dell’idrogeno: lo sforzo per abbatterlo a 3 euro al chilo, erogando in stazione di servizio un vettore energetico green a 5 euro per il consumatore finale, risulterebbe già vantaggioso rispetto al prezzo di un litro di gasolio venduto a 1,2 euro alla pompa.

Per il settore navale e aeronautico le tecnologie dell’idrogeno non sono ancora abbastanza mature da consentire una produzione e un impiego su larga scala. Sono però allo studio soluzioni volte a risolvere alcune criticità nell’impiego dell'idrogeno per questi settori da decarbonizzare il più presto possibile. Sulle navi e sugli aerei le installazioni devono fare i conti con condizioni di operatività estreme: vibrazioni, temperature, salinità, tutti fattori che necessitano un adeguamento tecnologico delle fuel cells per garantire il loro corretto funzionamento. Vanno in questa direzione gli sforzi degli operatori dei centri di ricerca europei impegnati nel progetto “H2 Ships” nel quale è in fase di test la tecnologia delle pile a combustibile su navi di piccola dimensione. 

Altro settore trainante per l’economia dell’idrogeno è l’industria: siderurgica, chimica e agroalimentare. In questi comparti è già in corso un processo di sostituzione del gas per la produzione di energia o calore con l’idrogeno ma gli studi applicativi sono ancora in corso per gestire al meglio il comportamento in fase di combustione della molecola H2 che presenta caratteristiche strutturali differenti da quella del gas (CH4). Ciò comporta una completa revisione delle infrastrutture per mettere al primo posto la sicurezza.

Non solo l’industria “pesante” e a consumo critico è la protagonista della rivoluzione idrogeno a trazione green, anche i porti giocheranno un ruolo cruciale e si trasformeranno negli hub energetici di domani poiché già rappresentano gli ecosistemi perfetti per la produzione di idrogeno dall’ammoniaca e per la creazione di hydrogen valley destinate alla distribuzione del vettore energetico alle fabbriche dei distretti industriali vicini.