Idrogeno naturale, la ricerca del “petrolio” pulito passa anche dalla Svizzera
La scoperta di un giacimento di idrogeno naturale in Francia potrebbe rivoluzionare l'approvvigionamento energetico mondiale. Anche in Svizzera c'è chi sta cercando questa fonte di energia rinnovabile che non genera emissioni di CO2. Ma non è tutto oro quello che luccica.
L’idrogeno è ritenuto un elemento fondamentale della transizione energetica. Potrebbe rimpiazzare la benzina nelle automobili e il cherosene negli aerei, contribuendo a una mobilità senza emissioni di CO2. C’è però un problema: la sua produzione comporta emissioni nocive per il clima. Oltre il 90% dell’idrogeno prodotto nel mondo proviene da fonti fossili, principalmente dal metano. Esistono delle alternative, come l’idrogeno ottenuto da energie rinnovabili, ma sono al momento costose.
L’idrogeno è un carburante a zero emissioni di carbonio e può essere usato come “batteria” per immagazzinare l’energia rinnovabile. La sfida è di poterlo estrarre dal sottosuolo in maniera redditizia o di produrlo da fonti rinnovabili, in grandi quantità e a costi accettabili. L’idrogeno è anche tra i temi principaliCollegamento esterno della conferenza internazionale sui cambiamenti climatici a Dubai (COP28). Questa serie esplora il potenziale e i limiti dell’idrogeno e il ruolo della scienza e dell’industria nella ricerca del carburante verde del futuro.
L’interesse si sta così focalizzando sull’idrogeno naturale e sulla possibilità di estrarlo dal sottosuolo. Start-up negli Stati Uniti, in Australia e in Spagna hanno già avviato dei progetti di trivellazione e la recente scoperta di un giacimento in FranciaCollegamento esterno dimostra che questo gas non è così raro come si pensava. Anche la Svizzera potrebbe disporre di riserve di idrogeno naturale e i risultati delle prime osservazioni sono promettenti.
Ecco quello che c’è da sapere sull’idrogeno naturale, le sue caratteristiche e il suo potenziale come carburante del futuro.
Come si forma l’idrogeno naturale?
La Terra produce continuamente idrogeno tramite attraverso reazioni chimiche. Le principali sono l’ossidazione di minerali ricchi in ferro e la radiolisi dell’acqua, cioè la scissione delle molecole di acqua sotto l’effetto della radioattività naturale. Queste reazioni liberano delle molecole di idrogeno (H2) che solitamente sono presenti in combinazione con altri elementi, ad esempio con l’ossigeno nel caso dell’acqua (H2O). L’idrogeno risale verso la superficie o si accumula in giacimenti sotterranei.
Qual è la differenza tra l’idrogeno naturale e quello prodotto artificialmente?
Le proprietà e la composizione chimica sono le stesse e in entrambi i casi si tratta di un gas inodore e altamente infiammabile. La differenza sta nel modo di produzione: l’idrogeno naturale, detto bianco, è generato nelle profondità della crosta terrestre, quello sintetico è fabbricato tramite processi chimici e industriali.
Mentre la combustione dell’idrogeno non rilascia emissioni, la sua produzione libera del CO2 in quanto l’idrogeno di sintesi è ottenuto da combustibili fossili. Si parla in questo caso di idrogeno grigio. Se la produzione avviene in un impianto che cattura e sequestra il carbonio emesso, l’idrogeno è invece detto blu.
L’idrogeno è anche ottenuto per elettrolisi, un processo che utilizza l’elettricità per scindere la molecola di acqua nei suoi due componenti principali, l’idrogeno e l’ossigeno. Quando l’elettricità proviene da fonti rinnovabili, ad esempio dal fotovoltaico o dall’eolico, l’idrogeno è considerato verde.
Quali sono i vantaggi dell’idrogeno naturale?
L’idrogeno è al contempo un vettore e una fonte di energia. La sua combustione non genera emissioni di CO2 e produce quale unico scarto dell’acqua. A parità di massa, una molecola di idrogeno contiene circa il triplo di energia rispetto alla benzinaCollegamento esterno. L’idrogeno può essere usato per alimentare automobili, camion e aerei equipaggiati con pile a combustibile. Il funzionamento è illustrato nell’animazione seguente:
L’idrogeno naturale ha il vantaggio di essere una risorsa quasi inesauribile. I processi che lo generano sono molto più rapidi – alcune decine o centinaia di anni – di quelli che trasformano la materia organica in petrolio, che richiedono milioni di anni. I giacimenti di idrogeno potrebbero rigenerarsi a un ritmo tale da garantire uno sfruttamento continuo.
Anche il costo è interessante ed è stimato a meno di 1 dollaro al chilogrammoCollegamento esterno (USD/kg). Sarebbe quindi più a buon mercato dell’idrogeno prodotto da fonti fossili (0,5-1,7 USD/kg) e di quello proveniente da energie rinnovabili (3-8 USD/kg).
“L’idrogeno naturale ha il potenziale di diventare una nuova fonte di energia importante per tutto il mondo”, secondoCollegamento esternoGeoffrey Ellis dell’Istituto geologico degli Stati Uniti.
Perché se ne parla proprio adesso?
Fino a una decina di anni fa si pensava che le riserve di idrogeno naturale fossero quasi inesistenti o inaccessibili. Tutto è però cambiato nel 2012 con la scoperta di un giacimento in Mali. Nel Paese africano, l’idrogeno viene bruciato direttamente sul posto per generare elettricità destinata a un piccolo villaggio.
Il ritrovamento ha dato slancio alle prospezioni e nel maggio di quest’anno l’azienda energetica Française de l’Energie ha annunciato la scoperta di un giacimento nella regione della Lorena, nel nord-est Francia. Il deposito potrebbe contenere 46 milioni di tonnellate di idrogeno, pari alla metà dell’idrogeno prodotto ogni anno nel mondo.
Dove si trovano le principali riserve nel mondo?
Le regioni che presentano caratteristiche geologiche propizie alla formazione di idrogeno – presenza di minerali ferrosi, temperatura superiore ai 200 gradi Celsius e infiltrazioni di acqua – sono numerose. Oltre a Stati Uniti, Australia, Francia e Spagna, le aree più promettenti si trovano anche in Russia, Canada, Oman, Giappone e Cina.
Geoffrey Ellis ritieneCollegamento esterno che gran parte dell’idrogeno naturale si trovi troppo in profondità o troppo lontano dalle coste per uno sfruttamento redditizio. Ciononostante, puntualizza, se si potrà sfruttare anche solo una minima parte delle riserve stimate nel mondo, ci sarà abbastanza idrogeno per centinaia di anni.
Cosa si sa della presenza di idrogeno naturale in Svizzera?
Le carte geologiche e le misurazioni chimiche dei gas effettuate nel suolo suggeriscono la presenza di idrogeno naturale in Svizzera e nella regione alpina in generale. “Abbiamo trovato rocce che hanno prodotto idrogeno in passato. Ora dobbiamo scoprire se ce ne sono ancora in profondità che possono produrne anche oggi”, spiega il geochimico Eric Gaucher, cofondatore della start-up Lavoisier H2 Geoconsult.
La collisione delle placche tettoniche, all’origine della formazione delle Alpi, ha fatto avvicinare alla superficie rocce del mantello terrestre ricche in ferro. I primi risultati delle ricerche che Eric Gaucher ha condotto negli scorsi mesi nei Grigioni e in Vallese sono promettenti: in profondità ci potrebbero essere delle “cucine di idrogeno”, cioè dei luoghi di produzione. La prossima tappa sarà di trovare dei fondi per finanziare un lavoro di tesi e valutarne il reale potenziale, dice Eric Gaucher.
>> Scopri come si cerca l’idrogeno naturale in Svizzera nel video seguente (servizio RTS del 22 luglio 2023):
Immaginare la Svizzera come il futuro “Qatar dell’idrogeno” è tuttavia estremamente prematuro, sottolinea Eric Gaucher. Al momento c’è un interesse scientifico a proseguire gli studi, ma finora in nessuna regione del pianeta è stato dimostrato che lo sfruttamento dell’idrogeno naturale possa essere redditizio, salvo nei pozzi geotermici in Islanda, afferma il direttore di Lavoisier H2 Geoconsult.
E ad ogni modo, per consentire l’esplorazione dell’idrogeno in Svizzera, andrebbe dapprima modificata la legislazione e più precisamente il codice minerario, come ha fatto la Francia l’anno scorso. In Svizzera, spetta ai Cantoni decidere se autorizzare questo tipo di ricerca sul loro territorio. Nella migliore delle ipotesi, le prime trivellazioni avverranno non prima di 7-8 anni, prevede Eric Gaucher.
Che cosa ne pensano le organizzazioni ambientaliste?
L’idrogeno non è privo di inconvenienti, afferma Nathan Solothurmann di Greenpeace Svizzera. È una sostanza volatile con un importante rischio di fuoriuscita. Nell’atmosfera, il suo effetto nocivo sul clima è undici volte superiore a quello del CO2, spiega al quotidiano Le NouvellisteCollegamento esterno. La fase esplorativa, lo stoccaggio e il trasporto necessitano inoltre di infrastrutture che possono avere un impatto negativo sull’ambiente.
L’idrogeno naturale dovrebbe essere utilizzato solo in sostituzione del metano in determinati processi chimici, ad esempio la produzione di fertilizzanti, secondo Solothurmann. Pensare di utilizzarlo su vasta scala come carburante è una “pericolosa illusione”, dice.
A cura di Sabrina Weiss
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