Impatto ambientale dell’idrogeno: valutazione dei processi di produzione e delle possibili applicazioni = Environmental impact of hydrogen: evaluation of production processes and possible applications

Essendo l'idrogeno un'importante risorsa, si vuole valutare l'impatto ambientale relativo alla produzione e allo sfruttamento di questa molecola. In primo luogo, essendo lo stato dell’arte per quanto riguarda la produzione di idrogeno, si è analizzato nel dettaglio il processo di Steam Reforming in tre delle sue varianti più comuni: Steam Reforming con aria o ossigeno come agente ossidante e Autothermal Reforming. La simulazione di questi processi ha permesso di indagare il livello di emissioni associato alle specifiche apparecchiature con il più alto consumo energetico (compressori, reattori di reforming e stripper reboiler) e all’uso di metano fossile. I dati raccolti sono stati utilizzati per poter confrontare l’idrogeno “grigio” ottenuto dallo Steam Reforming con quello “verde” ricavato invece dall’elettrolisi. In base al consumo di energia elettrica necessario all’elettrolisi, e tenendo in considerazione la percentuale di energia rinnovabile disponibile in diversi paesi europei, si è valutata la fattibilità di utilizzare questo metodo per sostituire la produzione di idrogeno prodotto realmente dall’unica azienda in Italia che si occupa di produzione di ammoniaca. Si è concluso che in davvero pochi paesi si dispone di una percentuale di energia rinnovabili che garantirebbe un livello di emissioni realmente inferiore a quelle relative allo Steam Reforming. Inoltre, è evidente che anche disponendo di sufficiente energia rinnovabile, il consumo elettrico richiesto per sostenere una reale produzione industriale è talmente elevato da essere maggiore della richiesta di energia di altri interi settori industriali, motivo per cui è preferibile investire tale energia in altre applicazioni che possano essere decarbonizzare più efficacemente rispetto alla produzione dell’idrogeno. Declassificando l’elettrolisi come un’alternativa, e sulla base delle informazioni raccolte dallo studio sullo Steam Reforming, si sono analizzate delle possibili modifiche al processo con lo scopo di ridurne le emissioni. Poiché risulta che il contributo responsabile del 70% circa delle emissioni consiste nell’impiego di metano fossile, si è valutata l’introduzione di tecnologie CCS e l’impiego di metano di natura rinnovabile. La cattura dell’anidride carbonica è stata realizzata proponendo il Sorption Enhanced Steam Reforming, secondo cui nello stesso reattore di reforming in cui il metano si converte avviene anche la cattura della CO2, ottenendone una corrente che può essere facilmente separata e stoccata in siti geologici. Il riutilizzo di una piccola frazione dell’idrogeno non recuperato dai successivi processi di purificazione consente un risparmio di combustibile, riducendo ulteriormente le emissioni di questa variante del processo tradizionale. Sono stati discussi tuttavia anche i limiti economici, geologici e infrastrutturali relativi all’implementazione delle tecnologie CCS nei siti di produzione già esistenti. È stata discussa anche la possibilità di alimentare lo Steam Reforming con metano rinnovabile, ipotizzando che questo venisse prodotto dalla digestione anaerobica del FORSU (frazione organica del rifiuto solido urbano). Il pareggio delle emissioni di CO2 garantite dal metano “verde” consentirebbe di raggiungere una notevole riduzione delle emissioni, grazie anche al basso impatto ambientale della digestione anaerobica, ma la limitata produttività europea di metano rinnovabile risulta anche in questo caso nell’impossibilità di sostenere una produzione industriale.