Man mano che le fonti di energia rinnovabile come l’eolico e il solare aumentano, possono essere utilizzate per generare combustibile a idrogeno in modo sostenibile. Ma l’attuazione di tale strategia su larga scala richiede terra e acqua dedicate a questo scopo.
Una recente ricerca su Nature Communications, condotta da Lorenzo Rosa della Carnegie e dal visiting scientist Davide Tonelli dell’ULB e dell’UCLouvain, analizza le sfide legate al soddisfare in modo sostenibile diversi scenari di domanda di idrogeno paese per paese.
L’elettrolisi è un metodo per produrre idrogeno che prevede la scissione dell’acqua in ossigeno e idrogeno, che possono essere immagazzinati e utilizzati come combustibile o materia prima per produrre sostanze chimiche utili. Questo processo può essere alimentato da combustibili fossili come carbone o gas naturale, o da fonti di energia rinnovabile come l’eolico e il solare, che richiedono entrambi spazio per essere implementati.
L’aumento della domanda di idrogeno
“Oggi l’idrogeno viene utilizzato principalmente nelle raffinerie e nella produzione di prodotti chimici”, ha spiegato Rosa. “Ma in futuro, la domanda di idrogeno potrebbe aumentare di oltre cinque volte, a causa dell’adozione dell’idrogeno o di prodotti derivati dall’idrogeno nei trasporti, nei metodi di riscaldamento industriale e nelle tecniche di produzione dell’acciaio. Esiste l’opportunità di soddisfare questa crescente domanda con idrogeno prodotto in modo sostenibile .”
Lui e Tonelli – lavorando con lo studioso in visita della Carnegie Paolo Gabrielli (dell’ETH di Zurigo), Ken Calderia della Carnegie, Alessandro Parente dell’ULB e Francesco Contino dell’UCLouvain – hanno scoperto che, a causa della scarsità di terra o di acqua, meno della metà della domanda prevista per il 2050 l’idrogeno come combustibile potrebbe essere prodotto e utilizzato localmente utilizzando l’energia eolica o solare.
“Se si guarda alla quantità di acqua necessaria a livello globale per produrre abbastanza idrogeno da soddisfare i bisogni dell’umanità nel 2050, si tratta solo dello 0,6% dell’acqua disponibile nel mondo”, ha affermato Tonelli. “Ma se si considera la produzione locale per uso locale, il quadro può essere diverso.”
Si scopre che in un mondo a zero emissioni nette e senza emissioni di carbonio, alcune nazioni dovrebbero fare affidamento sull’importazione di idrogeno, in forma pura o sotto forma di prodotti derivati dall’idrogeno, da altri paesi che hanno maggiore abbondanza di terra e condizioni più favorevoli di risorse solari ed eoliche che potrebbero essere utilizzate per produrlo in modo sostenibile in grandi quantità.
I possibili leader
Rosa e Tonelli hanno scoperto che l’Africa meridionale, l’Africa centro-orientale, l’Africa occidentale, il Sud America, il Canada e l’Australia hanno disponibilità di terra e acqua che potrebbero renderli potenziali leader nell’esportazione di idrogeno. Al contrario, l’Europa occidentale, Trinidad e Tobago, la Corea del Sud e il Giappone probabilmente dovranno importare idrogeno combustibile o ridimensionare la produzione industriale esistente.
I ricercatori sottolineano l’importanza delle valutazioni nazionali delle risorse che i paesi sarebbero disposti a spendere per la produzione di idrogeno.
“Il nostro lavoro indica i paesi che hanno le risorse per aumentare la produzione sostenibile di idrogeno per l’esportazione”, ha affermato Tonelli. “Ma, naturalmente, i fattori sociali, politici ed economici determineranno l’entità dell’installazione di tecnologie rinnovabili e della produzione di idrogeno da parte di ciascuna nazione, che potrebbe differire da ciò che sarebbe fattibile sulla carta”.
Questa ricerca fa parte del programma generale di Rosa per sondare le opportunità e le sfide all’intersezione tra energia, acqua e produzione alimentare, tutti fattori influenzati dal cambiamento climatico e dalla crescita della popolazione.
“Mentre ci sforziamo di mitigare l’inquinamento da gas serra e di prepararci al modo in cui il cambiamento climatico influenzerà il luogo in cui viviamo, il modo in cui costruiamo e sosteniamo le comunità e il modo in cui ci nutriamo, è fondamentale esaminare in modo approfondito varie soluzioni climatiche per comprendere le possibilità che presentano, nonché eventuali conseguenze indesiderate”, ha concluso Rosa.
Fonte: Predicting the sustainability of a future hydrogen economy | ScienceDaily
