Quando brucia, lo sapete, emette solo vapore acqueo. Sarà per questo che l’idrogeno potrebbe essere l’alternativa più sana ai combustibili fossili come il petrolio e il gas naturale, responsabili dell’emissione di anidride carbonica e del cambiamento climatico. Questo se la produzione di questo “carburante verde” non fosse ancora difficoltosa e costosa. Ora, però, un gruppo di scienziati russi ha trovato un modo ingegnoso per estrarre l’idrogeno direttamente dai giacimenti di gas naturale, sfruttando gli stessi idrocarburi che contengono grandi quantità di questo elemento a livello molecolare. Un processo rivoluzionario che potrebbe cambiare il volto dell’energia del futuro.
Vapore, catalizzatore e ossigeno: gli ingredienti della ricetta verde
Elena Mukhina, Ph.D., ricercatrice senior presso lo Skoltech di Mosca e leader dello studio pubblicato su Fuel (ve lo linko qui), è fiera del risultato. “Tutti gli stadi del processo si basano su tecnologie ben consolidate, che non erano state precedentemente adattate per la produzione di idrogeno da veri giacimenti di gas”, spiega.
Abbiamo dimostrato che il nostro approccio può aiutare a convertire gli idrocarburi in carburanti ‘verdi’ nell’ambiente dei giacimenti con un’efficienza fino al 45%. In futuro, prevediamo di testare il nostro metodo su ampi giacimenti di gas.
Ma come funziona esattamente questo processo?
Prima di tutto, vapore e un catalizzatore vengono iniettati nel pozzo del giacimento. Il catalizzatore servirà poi a separare l’idrogeno dai componenti del gas naturale. Successivamente, si pompano dentro aria o ossigeno puro per incendiare il gas direttamente nel giacimento.
Assistito dal vapore e dal catalizzatore, il gas naturale brucia e si converte in una miscela di monossido di carbonio e idrogeno. L’anidride carbonica che si forma dal monossido di carbonio rimane intrappolata nel giacimento, senza contribuire all’effetto serra.
Nell’ultimo stadio, l’idrogeno viene estratto dal pozzo attraverso una membrana che blocca gli altri prodotti della combustione, lasciando il monossido di carbonio e l’anidride carbonica intrappolati permanentemente nel sottosuolo.
Idrogeno da giacimenti di gas, i test in laboratorio: risultati promettenti
Il team ha testato questo processo in reattori di laboratorio che simulavano l’ambiente reale di un giacimento di gas. “Abbiamo messo roccia frantumata nel reattore e poi pompato dentro metano, il principale componente del gas naturale, insieme a vapore e catalizzatore, e poi ossigeno”, racconta la ricercatrice. “La pressione all’interno del reattore è stata mantenuta a un livello tipico dei giacimenti di gas, ottanta volte superiore a quella atmosferica”.
Man mano che l’esperimento procedeva, il team ha analizzato la composizione dei gas nel reattore per valutare l’efficienza della conversione del metano in idrogeno. È risultato che la maggior parte dell’idrogeno, il 45% del volume totale di gas, si formava a 800°C con grandi quantità di vapore iniettato nel reattore.
Per rendere la reazione il più efficiente possibile, ci dovrebbe essere quattro volte più vapore che gas naturale. “Abbiamo scelto la temperatura di 800°C perché è facilmente raggiungibile nella combustione del gas naturale e non deve essere mantenuta artificialmente”, spiega la ricercatrice.
L’importanza della roccia: tanti giacimenti, tanti scenari
La resa di idrogeno dipende anche dalla composizione della roccia. “Per esempio, negli esperimenti con l’allumina porosa, la resa di idrogeno ha raggiunto il 55%”, nota la dottoressa Mukhina.
L’efficienza più alta in questo caso si spiega con il fatto che l’allumina è inerte, cioè non reagisce con gli elementi circostanti. La roccia naturale contiene altri minerali più attivi che possono reagire con i componenti della miscela di gas e influenzare la resa di idrogeno.
Questo significa che ogni giacimento di gas avrà caratteristiche diverse e richiederà un’attenta analisi prima di poter applicare questo processo su larga scala. Ma i risultati ottenuti finora sono promettenti e aprono la strada a una nuova era dell’energia pulita.
Verso un futuro all’idrogeno: le sfide e le opportunità
La transizione dai combustibili fossili all’idrogeno non sarà immediata né priva di ostacoli. Anzi. Ci vorrà ancora molto lavoro di ricerca e sviluppo per ottimizzare il processo e adattarlo alle diverse condizioni dei giacimenti di gas naturale. Senza contare le infrastrutture per il trasporto e la distribuzione dell’idrogeno, che attualmente sono ancora limitate.
Le potenzialità di questa tecnologia, però, sono enormi. Se riuscissimo a produrre idrogeno verde su larga scala direttamente nei giacimenti di gas, potremmo ridurre drasticamente le emissioni di anidride carbonica e rallentare il cambiamento climatico. L’idrogeno potrebbe diventare una fonte di energia versatile e applicabile in molti settori, dai trasporti alla produzione di energia elettrica.
Il lavoro del team dello Skolkovo è un passo importante in questa direzione. L’idrogeno estratto direttamente dai giacimenti di gas naturale potrebbe essere una carta vincente.
