La sfida dei motori a idrogeno: a che punto siamo?

Ormai, è chiaro a tutti: dobbiamo trovare alternative rinnovabili ed ecologiche ai combustibili fossili, come petrolio, carbone e gas naturale… Ma come fare?

Recentemente, ha riscosso molta attenzione la notizia che il primo treno a idrogeno al mondo è entrato in servizio nella Bassa Sassonia, in Germania, per rimpiazzare delle vecchie locomotive diesel.

Già da molti anni, sentiamo parlare dell’idrogeno come una delle potenziali alternative verdi ai combustibili fossili, e sembra che adesso si stia cominciando a passare dalle idee ai fatti. Ma cos’ha di speciale l’idrogeno? E a che punto è la ricerca?

Innanzitutto, l’idrogeno (H2) può reagire con l’ossigeno atmosferico (O2), generando energia e acqua (H2O) come unico sottoprodotto:

2H_2+O_2\rightarrow 2H_2O+energia

Sfruttando questa reazione, quindi, si potrebbe generare energia, evitando la produzione di ‘gas serra’ (come l’anidride carbonica), gas nocivi (come i famosi ossidi di azoto, o NOx) e polveri sottili, che sono invece i tipici problemi connessi ai combustibili fossili.

Idealmente, i gas di scarico di un’automobile a idrogeno sarebbero come quelli che si liberano quando scoperchiamo una pentola in cui sta bollendo dell’acqua: solo vapore acqueo!

[di OpenClipart-Vectors, modificata da Pixabay]

Finora, il problema principale per sviluppare dei motori a idrogeno è stato che essi si basano su dei dispositivi elettrochimici relativamente complessi, detti “celle a combustibile”.

La notizia del treno introdotto in Germania suggerisce che sia già possibile costruire dispositivi di questo tipo sufficientemente efficienti, eppure ancora non vediamo circolare auto e moto a idrogeno nelle sulle nostre strade…

Per applicare queste questa tecnologia su larga/larghissima scala, infatti, ci sono ancora due grossi scogli da superare.

Il primo è la produzione sostenibile di grosse quantità di idrogeno. Infatti, nonostante questo elemento sia estremamente abbondante in natura, esso è per lo più ‘intrappolato’ nei legami chimici delle molecole organiche. 

Attualmente, quasi tutto l’idrogeno commerciale è ‘estratto’ dal metano, ma questo processo è poco eco-sostenibile, dato che il metano è per la maggior parte ottenuto da fonti fossili (quindi poco/non rinnovabili) e, per giunta, è uno dei più potenti gas serra.

La soluzione ideale sarebbe produrre idrogeno dall’acqua, come oggi già avviene solo in piccolissima parte, ma c’è ancora da lavorare per ottimizzare questo processo affinché diventi (presto!) la norma.

Oltre alla produzione, anche lo stoccaggio di grosse quantità di H2 è problematico. Personalmente, mi sentirei un po’ a disagio a dormire accanto a una bombola di idrogeno, e non credo di essere sarei l’unico!

Questo gas è, infatti, estremamente infiammabile e va manipolato con la dovuta attenzione. Costruire bombole sicure per l’idrogeno è sicuramente possibile, ma questi contenitori sarebbero molto pesanti e poco compatibili, per esempio, con mezzi di trasporto piccoli come auto e moto.

Molte soluzioni ingegnose sono state proposte, come ad esempio immagazzinare H2 sotto forma di molecole più innocue e facilmente trasportabili, per poi rigenerarlo all’occorrenza in piccole dosi direttamente nel motore della nostra auto.

Quindi, la produzione sostenibile di energia è una questione complessa e utilizzare l’idrogeno può sicuramente contribuire a risolvere il problema.

Tuttavia, per dare un contributo sostanziale, bisogna ancora riuscire a ottimizzare la produzione sostenibile e lo stoccaggio in sicurezza di grosse quantità di questo gas.

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Francesco Zaccaria

Francesco ha cominciato a specializzarsi in chimica nel 2009, da allora non ha mai smesso di divertirsi, anche se non ha ancora veramente capito che cosa sta facendo!

Fonti:

  1. https://www.repubblica.it/ambiente/2018/09/18/news/germania_il_treno_a_idrogeno_e_partito_trasporto_su_rotaia_del_futuro-206769282/;
  2. https://it.wikipedia.org/wiki/Veicolo_a_idrogeno

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