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Idrogeno a basso costo da correnti di gas naturale

La rete europea di gas naturale potrebbe essere un giorno impiegata per fornire energia rinnovabile sotto forma di idrogeno ai cittadini e alle imprese. Presto potrebbe essere rimosso uno degli ultimi ostacoli rimanenti a questo grande progetto: l’assenza di una tecnologia di separazione economicamente conveniente.

Energia

Gli esperti possono essere in disaccordo su come e tra quanto tempo la società raggiungerà questo obiettivo, ma possiamo dare abbastanza per assodato che il futuro dell’energia risieda nell’elettricità rinnovabile. Abbiamo «solamente» bisogno di produrre abbastanza energia e, ciò che forse è più urgente, di scoprire come stoccarla e trasportarla in modo efficiente. Esiste un’opzione che si distingue sempre di più: l’impiego degli esistenti gasdotti per il gas naturale per trasportare elettricità agli utenti finali sotto forma di idrogeno. «Numerosi studi hanno dimostrato che fino al 10-15 % di idrogeno può essere iniettato in reti di gas naturale ad alta pressione senza gravi preoccupazioni per la sicurezza», afferma Fausto Gallucci, professore di reattori a membrana e a membrana inorganica presso l’Università di Eindhoven. «Il problema successivo sarebbe separare tale idrogeno dal gas naturale al punto di interesse». Il progetto HyGrid (Flexible Hybrid separation system for H2 recovery from NG Grids) riguarda proprio tale aspetto. Sebbene esistano già delle opzioni di separazione, quali l’assorbimento a pressione oscillante, si sono dimostrate troppo costose per essere impiegate con gas a basse concentrazioni di idrogeno, in cui il 90 % del gas da comprimere e ricomprimere è rappresentato dal vettore. Il consorzio del progetto guidato da Gallucci ha deciso di ovviare a tale problema impiegando una combinazione di diverse tecnologie che includono l’adsorbimento a temperatura oscillante, separatori a membrana e separatori elettrochimici. «L’idea è di ottenere un alto recupero con costi contenuti. Prendiamo il flusso dalla rete di gas naturale, lo sottoponiamo a diversi passaggi, che comprendono le membrane inorganiche con gas di espulsione, e infine recuperiamo l’idrogeno rimanente grazie a separatori elettrochimici. A quel punto, possiamo reiniettare il gas naturale pulito nella rete», spiega Fausto Gallucci. Ci vorrà ancora qualche mese prima che il progetto giunga alla conclusione, ma la lista di risultati ottenuti è già lunga. Il separatore elettrochimico, la produzione di membrane e i separatori a membrana sono stati ampliati, e le membrane sono state collaudate in condizioni industriali fino a 50 bar. I partner del progetto, l’Università tecnica di Eindhoven (TUE) e Tecnalia, hanno presentato due domande di brevetto: una per lo sviluppo di diversi schemi di separatori che possono essere impiegati in vari contesti di recupero dell’idrogeno, l’altra per l’impiego di membrane a base di carbonio per la separazione del gas. «Abbiamo inoltre generato nuove conoscenze distillate in vari articoli scientifici», aggiunge Gallucci. «Tra di essi vi sono pubblicazioni ad accesso libero sui separatori elettrochimici sul Chemical Engineering Journal. In tali pubblicazioni, abbiamo collaudato per la prima volta la purezza dell’idrogeno separato, sviluppato modelli dettagliati per il separatore e fatto luce sui meccanismi di inquinamento del sistema». Altri studi pubblicati riguardano argomenti quali la valutazione dei meccanismi di permeazione della membrana, la produzione di membrane e l’impiego congiunto di membrane a base di palladio e di carbonio.

La strada verso la commercializzazione

La modellizzazione completa del sistema ha dimostrato dei costi dal 25 al 40 % più bassi rispetto all’impiego di tecnologie d’avanguardia. I collaudi finali devono ancora dimostrare i tassi di recupero e purezza raggiunti dalla tecnologia, ma la TUE e Tecnalia non stanno perdendo tempo. Un’impresa comune è già stata istituita per sfruttare parte della tecnologia sviluppata nell’ambito di HyGrid. L’impresa, chiamata H2SITE, svilupperà dei sistemi per la produzione e la separazione di idrogeno su piccola scala per la produzione di idrogeno a elevata purezza. «Ora disponiamo di un sistema funzionante ed economico. Se dovrà essere implementata l’iniezione di idrogeno nella rete di gas naturale, fatto che sembra probabile osservando le varie azioni intraprese a livello dell’UE, siamo pronti a recuperare tale idrogeno al punto di utilizzo. HyGrid agevolerà sicuramente la penetrazione della tecnologia di iniezione di idrogeno nel mercato», conclude Gallucci.

Parole chiave

HyGrid, idrogeno, gas naturale, trasporto, separazione

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