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Utilizzare l’idrogeno per ridurre l’impronta di carbonio dell’industria

L’industria siderurgica è tra i maggiori responsabili delle emissioni di gas serra. Per cambiare la situazione, il progetto H2Future, finanziato dall’UE e dall’industria, dimostra il funzionamento di un’acciaieria con idrogeno verde da fonti rinnovabili. La tecnologia completata avrà un ruolo centrale nell’aiutare l’Europa a rispettare l’obiettivo di neutralità climatica entro il 2050.

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Se l’Europa intende rispettare il proprio obiettivo di neutralità climatica entro il 2050, l’industria pesante, quale la produzione siderurgica, necessita di una trasformazione radicale. «Considerato l’impiego di attrezzature industriali pesanti e ad alta intensità energetica, non sorprende che il settore siderurgico sia tra i principali responsabili delle emissioni di gas a effetto serra al mondo», afferma Robert Paulnsteiner, responsabile di progetto presso il Centro per l’idrogeno dell’azienda VERBUND Energy4Business.

Secondo Paulnsteiner, la sfida consiste nel trovare modi pratici per ridurre le emissioni di CO2; una sfida che richiede lo sviluppo di tecnologie completamente nuove. «Dal momento che l’industria cerca di abbandonare l’energia basata sui combustibili fossili a favore di quella rinnovabile, sono necessarie nuove soluzioni per garantire un livello di prestazioni paragonabile», aggiunge.

È qui che entra in gioco il progetto H2Future, finanziato dall’UE. Riunendo fornitori di energia, l’industria siderurgica, fornitori di tecnologie e ricercatori, il progetto si propone di agevolare la decarbonizzazione dell’industria siderurgica. A tal fine, sta lavorando per dimostrare la fattibilità dell’uso di idrogeno verde, prodotto a partire da energia elettrica rinnovabile, per alimentare un’acciaieria.

L’elettrolizzatore a membrana a scambio protonico

Il fulcro di questo progetto è rappresentato dall’elettrolizzatore a membrana a scambio protonico (PEM, Proton Exchange Membrane). «Si tratta di un promettente processo su cui sono in corso ricerche e collaudi in molti ambiti industriali», spiega Paulnsteiner. «Al posto di un elettrolita liquido, viene impiegata una membrana polimerica solida e ciò consente all’elettrolisi a membrana a scambio protonico di utilizzare acqua pura».

Paulnsteiner prosegue illustrando come la membrana funga da barriera fisica tra l’anodo e il catodo, impedendo così la miscelazione di diossigeno (O2) e diidrogeno (H2). «Ciò consente di produrre un idrogeno di qualità estremamente elevata con, teoricamente, valori di efficienza fino all’80 %».

Il progetto H2Future adatta questo concetto ai requisiti delle acciaierie, attraverso lo sviluppo e l’installazione di un sistema su larga scala di elettrolisi PEM da 6 megawatt presso l’impianto siderurgico di voestalpine a Linz, in Austria. Costruito da Siemens, uno dei partner del progetto, l’elettrolizzatore PEM consiste in una struttura estremamente sviluppata che consente una produzione efficace e sostenibile di idrogeno.

«Attualmente, si tratta del più grande elettrolizzatore PEM in funzione in un impianto siderurgico, nonché uno dei più grandi in uso al mondo», osserva Paulnsteiner.

Un mezzo sostenibile per la riduzione dell’impronta di carbonio dell’acciaio

Nel corso del progetto, l’elettrolizzatore PEM è stato sottoposto a numerosi test pilota. «Il nostro obiettivo consisteva nel convalidare l’uso dell’elettrolisi come mezzo sostenibile per la riduzione dell’impronta di carbonio dell’industria siderurgica», spiega Paulnsteiner.

Grazie alla produzione di fino a 1 200 metri cubi di idrogeno all’ora (un aumento significativo rispetto ai risultati attuali di sistemi paragonabili), il progetto è sulla buona strada per raggiungere il proprio obiettivo.

I ricercatori stanno inoltre esplorando il potenziale offerto dal sistema per la riduzione dei costi operativi generali e per l’incoraggiamento di nuove fonti di reddito. «L’elettrolisi PEM presenta un buon comportamento dinamico nel seguire, ad esempio, il profilo energetico di una turbina eolica senza ritardi significativi», osserva. «Si prevede che le prestazioni di questa tecnologia aumentino notevolmente, rafforzando le capacità installate di almeno un ordine di grandezza».

Paulnsteiner prosegue spiegando che, grazie all’intrinseca flessibilità dell’elettrolizzatore, che consente di modificare con facilità il consumo energetico in base alle esigenze reali, è inoltre possibile fornire servizi ausiliari alla rete elettrica.

Con il progetto in corso, l’elettrolizzatore opera attualmente a una fase quasi commerciale.

Una tecnologia rivoluzionaria

Sebbene si tratti di un lavoro ancora in corso d’opera, queste prove pilota hanno dimostrato che è possibile generare energia verde a idrogeno di qualità elevata per una produzione siderurgica ecologica. Inoltre, il progetto ha aumentato l’efficienza del sistema di elettrolisi, ottenendo tassi di efficienza dello stack di prim’ordine, fino all’83 %.

«Siamo fiduciosi del fatto che la nostra tecnologia estremamente sviluppata sia rivoluzionaria, non solo per l’industria siderurgica, ma anche per altri settori ad alta intensità energetica», conclude Paulnsteiner. «Ecco perché stiamo attualmente preparando un progetto di follow-up che si propone di mettere a disposizione il nostro idrogeno verde per altre applicazioni industriali».

H2Future è finanziato dall’UE e dall’impresa comune «Celle a combustibile e idrogeno».

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Dettagli del progetto

Acronimo del progetto
H2Future
Progetto n.
735503
Coordinatore del progetto: Austria
Partecipanti al progetto:
Austria
Germany
Netherlands
Costo totale
€ 17 852 540
Contributo dell'UE
€ 11 997 820
Durata
-

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