Cos'è la classificazione dell'idrogeno e perché è utile?
L'idrogeno svolge un ruolo significativo nella decarbonizzazione, mentre il mondo si impegna a limitare il riscaldamento globale. Con la crescente attenzione rivolta a questa fonte di energia pulita e fondamentale, termini come "idrogeno verde", "idrogeno blu" e "idrogeno grigio" sono entrati a far parte del lessico sempre più complesso della sostenibilità. Ma cosa significa un sistema di codifica a colori e perché è utile?
L'idrogeno è utilizzato come combustibile da oltre due secoli. Sebbene migliaia di veicoli e macchinari in tutto il mondo siano oggi alimentati da celle a combustibile a idrogeno, la complessità e i costi della produzione dell'idrogeno ne hanno ostacolato l'adozione su larga scala in passato.
L'idrogeno è l'elemento più abbondante nell'universo, ma non si trova in natura da solo. Deve essere prodotto separandolo da altri elementi, come l'acqua o i combustibili fossili. Esistono diversi modi per farlo, e ogni processo utilizza quantità di energia diverse e produce diverse emissioni di gas serra.
Essendo una fonte di energia pulita, è fondamentale differenziare l'idrogeno in base al metodo di produzione utilizzato per comprendere il quadro completo del suo impatto ambientale.
Perché un "arcobaleno" di idrogeno?
L’arcobaleno dell’idrogeno è un modo semplice per le persone che non lavorano o non hanno familiarità con il settore dell’energia pulita di comprendere le opzioni attorno a questa entusiasmante soluzione energetica. Vale la pena notare che tutto l'idrogeno è un gas invisibile e incolore. Sfortunatamente, nessun idrogeno è effettivamente rosa, giallo o turchese in un colore visibile.
Invece i colori sono un pratico strumento per classificare e ricordare le tipologie di idrogeno.
I colori, pur non riflettendo proprietà scientifiche, utilizzati per etichettare i metodi di produzione sono significativi in alcuni casi e arbitrari in altri. L'idrogeno verde, non a caso, è l'opzione più sostenibile con il minor impatto ambientale. L'idrogeno turchese, invece, deve il suo nome al suo processo di produzione a metà strada tra il verde e il blu. L'arcobaleno dell'idrogeno continua ad espandersi con l'introduzione di nuovi metodi innovativi per la produzione dell'idrogeno.
Idrogeno verde
L’idrogeno verde non ha emissioni di carbonio e viene creato utilizzando fonti di energia rinnovabile come quella solare, eolica e idroelettrica per elettrolizzare l’acqua. Gli elettrolizzatori utilizzano una reazione elettrochimica per dividere l’acqua nei suoi componenti idrogeno e ossigeno.
L'idrogeno verde è l'unico idrogeno che non emette emissioni nocive durante la produzione. Sebbene i benefici dell'idrogeno verde siano significativi, la sua produzione è più costosa e rappresenta una percentuale molto piccola della produzione di idrogeno. Con i nuovi progressi e le innovazioni nell'idrogeno verde, i prezzi diminuiranno e il suo utilizzo aumenterà.
L'idrogeno verde è l'obiettivo principale delle tecnologie degli elettrolizzatori Accelera™ di Cummins. Con la tecnologia a membrana a scambio protonico (PEM) nel suo portafoglio, gli elettrolizzatori Accelera producono attivamente idrogeno verde a Bécancour, in Canada, con un Sistema da 90 megawatt (MW).Più recentemente, Accelera ha annunciato un Impianto da 100 MW messo in funzione in collaborazione con bp.
Idrogeno giallo
Un sottoinsieme di idrogeno verde, l'idrogeno giallo, viene prodotto attraverso l'elettrolisi generata dall'energia solare.
Idrogeno grigio
L’idrogeno grigio viene creato dal gas naturale – tipicamente metano – attraverso un processo chiamato reforming del metano a vapore (SMR). La forma più comune di produzione di idrogeno, l'idrogeno grigio, rappresenta il 95% della produzione di idrogeno negli Stati Uniti ed è quella con il costo più basso. I gas serra prodotti nel processo non vengono catturati.
Idrogeno blu
Come l’idrogeno grigio, l’idrogeno blu si basa sul processo convenzionale dell’SMR.
La differenza fondamentale è l'utilizzo del sistema di cattura e stoccaggio del carbonio (CSS). Il CSS intrappola l'anidride carbonica derivante dal processo di reforming e la sequestra nel sottosuolo. Tecnicamente, questo abbassa la soglia di emissione, ma le perdite dirette di metano e idrogeno dalle sacche di carbonio presenti nello stoccaggio rappresentano un problema.
L’idrogeno blu è stato definito a basso contenuto di carbonio a causa dei CSS, ma si discute ancora se l’uso di SRM con CSS possa davvero essere considerato un processo “a basso contenuto di carbonio”.
Idrogeno turchese
Uno dei colori più recenti che si uniscono allo spettro dell’idrogeno è l’idrogeno turchese. Collocandosi tra l'idrogeno verde e quello blu, il turchese viene prodotto tramite un processo chiamato pirolisi del metano. Si tratta di un processo ad alta temperatura che converte il metano in gas idrogeno e carbonio solido – come carbone o biomassa – in presenza di un catalizzatore. Non vengono create emissioni di monossido di carbonio o anidride carbonica.
Sebbene l'idrogeno turchese non abbia ancora dimostrato alcun impatto su larga scala, potrebbe rappresentare una soluzione a basse emissioni se gli scienziati riuscissero a trovare il modo di alimentare il processo termico con energia rinnovabile e di utilizzare o immagazzinare adeguatamente il sottoprodotto di carbonio.
Idrogeno rosa
L’idrogeno rosa sfrutta l’energia nucleare per alimentare l’elettrolisi necessaria per produrlo. Le alte temperature dei reattori nucleari forniscono un ulteriore vantaggio: il calore estremo produce vapore che può essere utilizzato per l’elettrolisi o per il reforming del metano a vapore a base di gas fossile in altre forme di produzione di idrogeno.
Idrogeno marrone e nero
L'idrogeno nero e marrone rappresenta il processo tradizionale per la produzione di idrogeno: la gassificazione del carbone. Il carbone nero (antracite e carbone bituminoso) rilascia meno CO2 per unità di energia prodotta rispetto al carbone marrone (lignite), ma ciò non significa che la gassificazione del carbone nero sia auspicabile. Rimane il processo di produzione di idrogeno più dannoso per l'ambiente.
Idrogeno bianco
L'idrogeno bianco è un idrogeno naturale, di origine geologica, presente in giacimenti sotterranei. Università, aziende e organizzazioni di ricerca e politiche stanno esplorando il potenziale di questo idrogeno e l'impatto della sua estrazione.
L’idrogeno presente in natura è stato anche chiamato idrogeno “d’oro”, ma l’idrogeno d’oro potrebbe presto finire nella sua stessa categoria. Anche se c’è ancora un dibattito al riguardo, l’idrogeno d’oro è l’estrazione dell’idrogeno dai microbi in fermentazione presenti nei pozzi petroliferi esauriti.
L'impatto dell'arcobaleno
L'idrogeno può fornire una fonte di combustibile pulita e calore per abitazioni, trasporti e industria. Tuttavia, le sue credenziali ecologiche variano a seconda del metodo di produzione. Sebbene l'arcobaleno sia stato criticato in alcuni contesti per aver semplificato eccessivamente le sfumature dei processi produttivi, ha indubbiamente aiutato le persone a conoscere le opzioni e i loro vantaggi e svantaggi. I colori hanno facilitato la memorizzazione di questi messaggi potenzialmente complessi, hanno permesso di capire meglio quali opzioni siano le migliori e di comprendere una nuova, entusiasmante soluzione energetica pulita.
