Il sogno dell’idrogeno

Stando a quanto riportano alcuni giornali, l’idrogeno potrà risolvere tutti i problemi energetici: sarebbe una forma di energia abbondante, pulita e persino «democratica». Anche negli ambienti scienti ci poco informati e in quelli politici che si documentano soltanto attraverso i quotidiani, si sentono discorsi che suonano più o meno così: «oggi siamo costretti a usare i combustibili fossili che sono in via di esaurimento e che producono anidride carbonica, responsabile dell’effetto serra, ma tra pochi anni potremo finalmente usare l’idrogeno, che non inquina perché quando lo si usa produce soltanto acqua».

Purtroppo le cose sono ben più complicate. Vediamo di capire perché.

L’idrogeno che serve per produrre energia è l’idrogeno molecolare, gassoso, di formula H2. È noto da più di duecento anni che quando l’idrogeno brucia si libera energia, proprio come accade quando si bruciano gas naturale, petrolio e carbone. La grande differenza è che la combustione dei combustibili fossili produce anidride carbonica, mentre quella dell’idrogeno produce soltanto acqua:

Tra l’idrogeno e i combustibili fossili c’è però anche un’altra fondamentale differenza, che viene spesso dimenticata. I combustibili fossili sono risorse energetiche primarie, che si trovano in giacimenti naturali dai quali vengono estratti per poi essere usati. Sulla Terra invece non ci sono giacimenti di idrogeno molecolare.

Quello che è abbondante in natura è l’idrogeno combinato con altri elementi, per esempio con l’ossigeno nelle molecole dell’acqua. Spesso sui giornali si legge che «l’acqua sarà il carbone del futuro», e altrettanto spesso questa frase è accompagnata da una citazione di Jules Verne tratta da L’isola misteriosa:

E quando le riserve di carbone saranno finite, da dove trarrà l’uomo l’energia necessaria per far funzionare le sue macchine? Dall’acqua. Io penso che un giorno l’acqua sarà usata come combustibile e che l’idrogeno e l’ossigeno che la costituiscono, usati separatamente o assieme, forniranno una sorgente inesauribile di calore e di luce.

L’acqua in realtà, come l’esperienza comune ci conferma, non alimenta il fuoco ma lo spegne. L’acqua non «brucia», perché è già «bruciata». Bruciare, infatti, significa combinare una sostanza con l’ossigeno: e l’idrogeno dell’acqua è già combinato con l’ossigeno.

Alcuni giornalisti tuttavia non si rassegnano: se anche ammettono che l’idrogeno non c’è, sostengono che lo si può estrarre facilmente dall’acqua. Niente a atto: se si vuole generare idrogeno dall’acqua, per esempio per via elettrochimica con l’elettrolisi, si deve spendere energia:

Si tratta della stessa quantità di energia che poi l’idrogeno può generare come calore quando brucia con l’ossigeno per ridare acqua. In conclusione l’idrogeno molecolare non è una fonte primaria di energia, per il semplice fatto che sulla Terra non c’è. Se lo si vuole usare, bisogna prima consumare energia per produrlo.

Non si può neppure dire che «l’idrogeno è pulito». In effetti è «pulito» oppure «sporco» a seconda della fonte di energia che si usa per produrlo. Utilizzare come combustibile idrogeno ottenuto da metano non o re alcun vantaggio per quanto riguarda l’impatto ambientale: il processo comporta la generazione della stessa quantità di anidride carbonica che si produce bruciando direttamente il metano. Analogamente, se si usa energia nucleare per produrre l’idrogeno, si hanno tutti i problemi connessi all’uso dell’energia nucleare.

La prospettiva cambia completamente se si trova un modo per produrre idrogeno dall’acqua usando una fonte di energia abbondante, rinnovabile e non inquinante come l’energia solare. Lo si potrebbe produrre mediante la fotosintesi artificiale, un metodo che però, come abbiamo visto, è ancora al livello di studi di base. Si va sempre più affermando la possibilità di produrre idrogeno mediante elettrolisi dell’acqua con energia elettrica prodotta da pannelli fotovoltaici.

Quando sarà prodotto in modo sufficientemente economico, l’idrogeno potrà essere utilizzato come vettore energetico, non senza aver prima risolto altri problemi legati al fatto che è un gas difficile da trasportare, immagazzinare e usare.

Un grande vantaggio dell’idrogeno come vettore energetico sta nel fatto che esso si può intercambiare direttamente con un altro importante vettore già largamente usato: l’energia elettrica. Infatti con l’elettricità si possono ottenere idrogeno e ossigeno mediante l’elettrolisi dell’acqua e, viceversa, usando i dispositivi chiamati celle a combustibile, da idrogeno e ossigeno si può ottenere energia elettrica. Fermo restando, però, che chi vuole usare l’idrogeno o l’energia elettrica deve prima «fabbricarseli».

In ogni caso, anche se ci vorrà ancora tempo, la produzione di idrogeno usando l’energia solare è la migliore soluzione che si prospetta per produrre combustibile per i trasporti. Tanto più che combinando l’idrogeno con anidride carbonica si possono poi ottenere combustibili liquidi come metanolo e idrocarburi liquidi.