Non c’è spazio per l’idrogeno fossile in un futuro “carbon free”

L’idrogeno estratto dai combustibili fossili è un ostacolo al processo di decarbonizzazione e non può trovare spazio in un futuro “carbon free”. Giunge a queste conclusioni la ricerca sull’impatto ambientale dell’idrogeno pubblicata il 26 luglio 2021 dai ricercatori americani R. Howarth e M. Jacobson sulla rivista open access “Energy science & engineering”.

Gli autori hanno realizzato una stima delle emissioni di CO₂ derivanti dalla produzione di idrogeno e le hanno confrontate con l’impatto ambientale delle principali fonti fossili. La produzione attuale di idrogeno infatti si basa sullo sfruttamento di combustibili fossili e, a parità di energia generata emette più gas serra di quanto lo facciano le centrali a carbone e petrolio. Attualmente quasi il 96% di idrogeno è estratto tramite un processo detto “reforming del gas naturale” (SMR) in cui il metano reagisce con il vapore acqueo producendo idrogeno e anidride carbonica di scarto. Per questo motivo l’idrogeno prodotto con tale procedimento è detto “grigio” mentre, se a questo procedimento è associato un sistema in grado di catturare e immagazzinare parte dei gas serra emessi, si parla di idrogeno “blu”. Infine, l’unico l’idrogeno davvero a impatto zero è quello chiamato “verde”, realizzato tramite l’elettrolisi dell’acqua (l’acqua è scomposta in idrogeno e ossigeno tramite il passaggio di corrente elettrica, ndr) alimentata da fonti sostenibili.

Lo scopo della ricerca è stato quello di paragonare le emissioni di gas serra relative all’estrazione di idrogeno grigio e blu con quelle dei principali combustibili fossili. Per poter confrontare in modo efficace l’impatto ambientale delle varie fonti energetiche sono state calcolate le emissioni di anidride carbonica (in grammi) per ogni unità di energia prodotta. La quantità di energia in Mega Joule (MJ, un appartamento di classe energetica A consuma circa 100 MJ in un anno, ndr). La prima parte della ricerca si è concentrata sulla stima delle emissioni di CO₂ prodotte dal processo SMR, a cui in seguito è stato aggiunto l’impatto dovuto alle inevitabili perdite di metano che avvengono durante l’intero processo produttivo. Questo in buona sostanza è l’impatto ecologico dell’idrogeno grigio.

Per calcolare le emissioni dell’idrogeno blu è stato considerato che, di fatto, il processo è lo stesso di quello usato per il grigio, ma con l’aggiunta di un sistema per la cattura dei gas serra emessi. I ricercatori si sono limitati a stimare la quantità di gas serra sequestrata e a sottrarla dalle emissioni del processo SMR (che sono di fatto le emissioni dell’idrogeno grigio). Per ogni MJ di energia prodotta sotto forma di idrogeno combustibile -emerge dalla ricerca- vengono emessi 75,6 grammi di CO₂, un risultato solo apparentemente migliore rispetto ai tradizionali combustibili fossili, in quanto non sono state considerate le dispersioni di gas fossile che avvengono durante il processo.

Secondo le stime più precise, durante la produzione di idrogeno viene dispersa in atmosfera una percentuale di metano pari al 3,4% di quello impiegato che, in questo caso, ammonta a 0,9 grammi di CO₂ per MJ. Sembrerebbe un valore piuttosto basso, ma il gas metano è un gas serra estremamente più potente dell’anidride carbonica e quindi ha un impatto molto maggiore. Un grammo di gas metano, ricordano Howarth e Jacobson, è in grado di influire sui cambiamenti climatici quanto 86 grammi di CO₂. Considerando le perdite di metano (pari a 77,4 grammi di CO₂ per MJ) il valore di emissioni per il processo produttivo raddoppia arrivando a 153 grammi di CO₂ per MJ.

Per l’idrogeno blu il processo produttivo (e quindi anche le emissioni) sono le stesse, ma vi è associato un sistema di assorbimento dei gas serra. Considerando che anche il sistema di sequestro deve essere alimentato e quindi produce gas serra, i ricercatori concludono che l’idrogeno blu ha delle emissioni tra i 139 e 135 grammi di CO₂ per MJ. Non solo l’impatto ambientale dell’idrogeno blu è estremamente elevato, superiore del 20% a quello di un impianto alimentato con gas naturale, ma è anche molto vicino ai valori dell’idrogeno grigio essendo inferiori solo del 9%-12%.

La ricerca ipotizza possibili miglioramenti per rendere il processo più sostenibile e concludono l’unica opzione sarebbe quello di alimentare l’impianto solamente con elettricità proveniente da fonti sostenibili. In questo scenario ideale si avrebbero comunque emissioni per 52 grammi di CO₂ per MJ pari a metà di quelle per il gas naturale. La ricerca afferma dunque che “non esiste spazio per l’idrogeno blu in un futuro carbon-free […]. Crediamo che l’elettricità proveniente da fonti rinnovabili potrebbe essere impiegata dalla comunità in altri modi, sostituendo il consumo di combustibili fossili”.

Da dove vengono, allora, le numerose e sempre più crescenti pressioni per l’utilizzo dell’idrogeno nella transizione ecologica? Secondo gli autori dietro a questa campagna ci sarebbero gli interessi delle aziende fossili. Come mostrato dalla ricerca, per produrre la stessa quantità di energia tramite idrogeno grigio o blu si consumano più combustibili fossili di quando si farebbe utilizzando gli stessi. “Dal punto di vista dell’industria, la transizione da gas a idrogeno blu è economicamente conveniente in quanto è necessario ancora più gas naturale per produrre la stessa quantità di calore”.

“Attualmente l’idrogeno è usato principalmente nell’industria nei processi di raffinamento del petrolio o per la produzione di fertilizzanti […] e solo una piccola quantità è usata per la produzione di energia”, affermano gli autori, ma esistono crescenti pressioni per un impego di una miscela di idrogeno o metano per uso domestico o per la produzione di energia elettrica (si veda Altreconomia 237). Queste iniziative sono spesso sostenute da gruppi di influenza fondati o legati alle aziende fossili o automobilistiche. Le maggiori pressioni per l’utilizzo di idrogeno blu nei trasporti, la produzione di elettricità o per il riscaldamento domestico provengono dal gruppo di influenza “Hydrogen Council”, fondato nel 1997 da British Petroleum, Shell e altre importanti industrie fossili, come il colosso cinese Sinopec.

In Europa invece un recente rapporto del gruppo di influenza “Gas for climate”, composto da industrie attive nel trasporto di combustibili fossili, prevede un uso su larga scala dell’idrogeno per la produzione di elettricità e per il riscaldamento domestico. Dietro la promozione dell’idrogeno si nascondono quindi le imprese intenzionate, non potendo più negare la necessità di una transizione ecologica, a indirizzare la decarbonizzazione verso una direzione a loro favorevole. “La società deve allontanarsi dai combustibili fossili il più velocemente possibile e l’idrogeno realmente sostenibile, prodotto con elettrolisi alimentata da energia rinnovabile, può giocare un ruolo importante”, concludono i ricercatori. “L’idrogeno blu, invece, non fornisce alcun beneficio. Suggeriamo di considerare l’idrogeno blu come una distrazione, qualcosa che potrebbe ritardare le misure necessarie per una vera decarbonizzazione”.