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Un'economia dell'idrogeno senza inquinamento? Non così presto
Pensa all'idrogeno, il carburante pulito del futuro. Brucia con l'ossigeno per produrre vapore acqueo, e solo vapore acqueo, niente fuliggine, niente ossidi di azoto, niente anidride carbonica con il suo potenziale riscaldamento dell'effetto serra. Nel suo messaggio sullo stato dell'Unione di gennaio, il presidente Bush ha annunciato una nuova importante iniziativa. Ha proposto 1,2 miliardi di dollari in finanziamenti per la ricerca che, secondo lui, avrebbero consentito agli Stati Uniti di guidare il mondo nello sviluppo di automobili pulite alimentate a idrogeno. Spinti da questo nuovo sostegno federale, ha affermato Bush, i nostri scienziati e ingegneri supereranno gli ostacoli per portare queste auto dal laboratorio allo showroom, in modo che la prima auto guidata da un bambino nato oggi possa essere alimentata a idrogeno e priva di inquinamento. Il suo annuncio a sorpresa è stato accolto da un applauso entusiasta.
Ora ecco una visione più pessimistica dell'economia dell'idrogeno: enormi miniere a cielo aperto che segnano gran parte della Pennsylvania, dell'Illinois, dello Utah e del Colorado. Miliardi di tonnellate di anidride carbonica vengono scaricati nell'atmosfera ogni anno da impianti che producono idrogeno, bruciando i combustibili fossili carbone, petrolio e gas naturale.
Dov'è la verità? Indubbiamente da qualche parte nel mezzo, ma probabilmente comporta una pesante combustione di combustibili fossili.
Il fatto chiave è questo: l'idrogeno non è una fonte di energia. È solo un modo per conservarlo e trasportarlo. Sebbene l'idrogeno sia l'elemento più abbondante nell'Universo (e nelle vicinanze più immediate, costituisce il 90% degli atomi nel Sole e in Giove), non c'è praticamente nessun gas idrogeno sulla Terra. La nostra gravità è così debole che essenzialmente tutto il nostro idrogeno primordiale, tranne quello che si è legato in composti più pesanti, è fuggito nello spazio miliardi di anni fa. Quindi l'idrogeno deve essere prodotto estraendolo dall'acqua e dal metano. Dall'idrogeno si ricava solo l'energia che si mette nell'estrazione, o bruciando carbonio nel processo.
L'acqua può essere scissa in idrogeno e ossigeno mediante corrente elettrica, il processo noto come elettrolisi. Anche il calore normale farà il trucco. Al di sopra di 2.700 C l'acqua si decompone spontaneamente. Su un fuoco sufficientemente caldo (ad esempio, gli incendi del pozzo petrolifero del Kuwait), l'acqua si decompone e poi si ricombina quando si raffredda sopra il pozzo.
Ma dividere l'acqua è costoso e non abbiamo bisogno dell'ossigeno. C'è un modo molto più economico per produrre idrogeno: spruzzare vapore sui carboni incandescenti e ne esce principalmente gas idrogeno (40 percento) e monossido di carbonio (50 percento), una miscela nota appropriatamente come gas d'acqua. È il modo meno costoso per produrre idrogeno. Sfortunatamente, il monossido di carbonio prodotto insieme ad esso è altamente velenoso. Per estrarre l'ultimo pezzo di energia, il monossido di carbonio può essere bruciato e questo lo trasforma in anidride carbonica, gas serra.
La produzione di gas d'acqua iniziò sul serio nel 1870. L'altro gas prodotto comunemente all'epoca era il gas di carbone, estratto dal carbone bituminoso riscaldandolo in un ambiente privo di ossigeno. Il gas di carbone è andato ai lampioni e alle case, e il gas d'acqua più pericoloso è stato utilizzato dall'industria. Il gas d'acqua è ancora ampiamente utilizzato nella produzione dell'acciaio e nel cosiddetto processo Fisher-Tropsch, che viene utilizzato per produrre benzina sintetica e alcoli.
Negli anni '20, la scoperta di grandi riserve sotterranee di metano fornì un'alternativa più economica al gas di carbone. Dato che non veniva prodotto, veniva chiamato gas naturale, nome usato ancora oggi. Il metano ha anche sostituito il carbone per la produzione di gas d'acqua. Come con il carbone, la produzione di idrogeno dal metano produce monossido di carbonio in abbondanza che, dopo la combustione, diventa anidride carbonica.
Ma le notizie non sono tutte negative. Per la stessa energia fornita, la produzione di idrogeno dal metano scarica nell'atmosfera circa la metà dell'anidride carbonica rispetto alla combustione di combustibili fossili. Ciò è in gran parte dovuto al fatto che le celle a combustibile a base di idrogeno sono più efficienti dei motori a combustione interna. Inoltre, sono in corso seri programmi di ricerca per trovare un modo per sequestrare l'anidride carbonica, che provenga dalla produzione di idrogeno o da qualsiasi altro processo che brucia combustibili fossili. Una soluzione economica potrebbe essere quella di seppellirlo in pozzi di petrolio e gas esauriti. La mia scommessa pessimistica, tuttavia, è che il sequestro sarà costoso. I politici sceglieranno di scaricare l'anidride carbonica nell'atmosfera e di pagare il prezzo nascosto dell'inquinamento, piuttosto che chiedere al pubblico di pagare un prezzo anticipato alla pompa.
Tuttavia, l'idrogeno è tutt'altro che un carburante ideale per le automobili. Anche nella sua forma più densa (liquida), l'idrogeno ha solo un terzo dell'energia per litro della benzina. Se immagazzinato come gas compresso a 300 atmosfere (un'opzione più pratica), fornisce meno di un quinto dell'energia per volume della benzina. Una densità di energia così bassa significa che lo stoccaggio del carburante occuperebbe molto spazio in un'auto alimentata a idrogeno o, in alternativa, un serbatoio di carburante di dimensioni modeste limiterebbe notevolmente l'autonomia del veicolo tra i rifornimenti. La tecnologia in fase di sviluppo per consentire pressioni più elevate renderebbe le auto a idrogeno più attraenti.
Le note riserve statunitensi di gas naturale scompariranno tra qualche decennio, o prima se iniziamo a usarlo per le automobili. L'assunto chiave alla base della spinta per un'economia dell'idrogeno sembra essere la convinzione che esistano vaste e sconosciute riserve di gas naturale negli Stati Uniti e in tutto il mondo. Ma anche se questa convinzione si rivelasse sbagliata, possiamo sempre tornare a produrre idrogeno dal carbone; ne abbiamo abbastanza per un secolo, se non ci importa delle miniere a cielo aperto.
Credo che l'economia dell'idrogeno sia inevitabile. A quanto pare lo fanno anche i grandi investitori, che stanno allestendo strutture portuali per l'importazione futura di grandi quantità di gas naturale liquefatto.
Credo anche che l'idrogeno sarà prodotto con qualsiasi metodo sia più economico. A breve termine, potremmo tornare all'elettrolisi, alimentata dall'elettricità delle centrali nucleari. In questo momento l'energia nucleare è costosa, in gran parte, credo, a causa di regolamenti guidati dal rischio percepito di radioattività. Eppure penso che l'anidride carbonica nell'atmosfera rappresenti una minaccia a lungo termine per l'ambiente e per la salute molto maggiore rispetto alle centrali nucleari. Abbiamo sperimentato i pericoli dell'energia nucleare a Chernobyl. Per l'economia basata sul carbonio, l'equivalente di Chernobyl non è solo il riscaldamento globale; è guerra. Lo abbiamo visto in Iraq. Quindi, a conti fatti, preferisco l'idrogeno prodotto dal nucleare all'idrogeno prodotto dal metano.
Quando l'elettricità generata dal sole diventa più economica del gas naturale o del carbone, possiamo lasciare i combustibili fossili nel terreno e avere il meglio di tutti i mondi. Il solare economico è inevitabile e non dovremo intonacare lo stato della California con celle solari per goderne i benefici. In un chilometro quadrato di luce solare ci sono 1.000 megawatt di energia solare, l'equivalente di una grande centrale nucleare. Anche se solo il 10 o il 20 percento dell'energia solare viene estratta come elettricità, l'area delle celle solari non sarà molto più grande di quella che attualmente dedichiamo alle centrali nucleari, a gas o a carbone. L'energia può essere immagazzinata di notte (e durante i giorni nuvolosi) nell'idrogeno. Il futuro solare sta arrivando.
Creare un'economia dell'idrogeno è un buon obiettivo. Ma nel breve termine, salvo un revival dell'energia nucleare, il passaggio all'idrogeno probabilmente significherà una crescente dipendenza dal gas naturale importato e il continuo inquinamento dell'atmosfera da anidride carbonica. Nonostante l'ottimismo del presidente Bush, è altamente improbabile che le prime auto dei bambini di oggi siano alimentate da idrogeno prodotto in modo pulito. Ma forse lo saranno le auto dei loro figli. E a lungo termine, il nostro passaggio all'idrogeno potrebbe facilitare la transizione verso un'economia a energia solare.