In principio era solo energia. Poi l’universo ha iniziato ad espandersi, si è «raffreddato», parte dell’energia si è trasformata in materia e così siamo arrivati ai giorni nostri, in cui l’energia la riconosciamo prevalentemente dalle periodiche bollette della luce e del gas o dal crescente costo del carburante. Da anni parliamo di energia per protestare contro le produzioni che modificano l’ambiente e che sono causa di tutti i mali, dall’inquinamento atmosferico al cambiamento climatico, dallo stravolgimento del paesaggio al pericolo nucleare.

Senza energia - soprattutto le forme moderne di produzione, trasporto ed utilizzo - il nostro mondo non esisterebbe. Basti pensare a quando poco più di un secolo fa non esisteva la corrente elettrica e quindi l’illuminazione; e tutte le diavolerie che derivano dall’elettronica; ai veloci veicoli terrestri, marini e aerei che hanno cambiato la vita dei popoli. Eppure credo che di questo tema così importante ed influente sulla nostra vita discutiamo poco approfonditamente, bloccati da tanti pregiudizi e informazioni che spesso non sono oggettive, ma derivano dalla convenienza economica o politica di chi le origina e le diffonde.

In realtà tutte le forme di produzione di energia meritano approfondimenti perché non esistono il «male» assoluto o il «bene» certo, ma solo approcci diversi a seconda delle disponibilità di materia prima, del posizionamento geografico, del know-how tecnologico.

Uno dei temi che mi sembra trascurato nei dibattiti sui media è l’idrogeno; spero in queste poche righe di stimolare in alcuni una riflessione che aiuti a confrontare pregi e difetti di questa forma di energia con le altre disponibili.

Nell’idrogeno non trovo grandi difetti, salvo le necessarie precauzioni perché è infiammabile (tutti ricordiamo il disastro del dirigibile Hindenburg, il «più leggero dell’aria», gonfiato ad idrogeno, che prese fuoco il 6 maggio 1937 mentre cercava di attraccare alla stazione aeronavale del New Jersey). Ma la tecnologia moderna sa limitare enormemente il rischio d’incidenti. E comunque l’idrogeno è certamente non più pericoloso dei combustibili fossili. Inoltre bruciando produce acqua e non anidridi o altri inquinanti come avvenuto nei disastri che hanno coinvolto il petrolio (pensiamo a quando una nave cisterna disperde il suo carico in mare). Ma fino ad oggi l’idrogeno è stato quasi esclusivamente prodotto da un processo noto come reforming che utilizza idrocarburi e ha come sottoprodotto grandi quantità di anidride carbonica (CO2): è l’idrogeno «grigio». Se l’anidride carbonica viene catturata ed iniettata stabilmente nel sottosuolo (magari nello stesso giacimento di metano con cui si sta realizzando il reforming) lo chiamiamo idrogeno «blu».

Ma è l’idrogeno «verde» il nostro eroe, quello prodotto utilizzando energia elettrica «verde», ottenuta da fonti rinnovabili, con l’elettrolisi dell’acqua (H2O): il risultato è idrogeno (H2) e ossigeno (O2). Il nostro è un «pianeta d’acqua» con quasi i tre quarti della superficie terrestre ricoperta dagli oceani ed il sole ci irradia continuamente e continuerà a farlo per i prossimi 5 miliardi di anni. Acqua e sole sono inesauribili (anche perché quando utilizziamo l’idrogeno per produrre energia il sottoprodotto è acqua ed il ciclo si chiude in perfetto equilibrio). Siamo partiti dall’irradiazione solare e tramite i componenti dell’acqua e dell’aria ce la ritroviamo dove e quando vogliamo sotto forma di energia termica o elettrica. Il trasporto dell’idrogeno non è molto agevole (per liquefarlo e trasportarlo in cisterne bisogna scendere a circa -250°). Più semplice il trasporto via tubo a pressione, in un modo sostanzialmente identico a quello del metano. Ma gli orientamenti prevalenti puntano sulla trasformazione locale in ammoniaca (NH3). Tramite processi in continuo miglioramento l’ammoniaca è generata con catalizzatori dall’idrogeno e dall’azoto presente nell’aria (N2 + 3H2 = 2NH3). Il trasporto dell’ammoniaca è molto più semplice in cisterne (in forma liquida, a -33°). Ma anche utilizzando tubi si hanno vantaggi rispetto al trasporto diretto dell’idrogeno. Molto facilitato è l’immagazzinamento. Nei punti di utilizzo l’ammoniaca viene scissa in azoto e idrogeno e con l’idrogeno si produce energia. Sono in sviluppo celle alimentate ad ammoniaca che producono direttamente energia, liberando azoto. Apparentemente è più facile da trasportare direttamente l’energia elettrica. Ma non sappiamo accumularla, se non in modeste quantità, ed il trasporto di grandi quantità d’energia elettrica è tecnicamente molto complicato e produrrebbe dispersioni antieconomiche.

L’ideale posizionamento delle centrali fotovoltaiche per la produzione d’idrogeno sono le fasce desertiche in prossimità dei tropici, dove l’irradiazione è abbondante per quasi tutti i giorni dell’anno. L’acqua va portata, a meno che non siano presenti laghi o falde sotterranee estremamente ampie oppure ci si trovi sulle coste oceaniche, dove può essere sfruttata anche l’energia eolica. Illuminante a questo proposito il progetto in fase di avvio dell’azienda tedesca Enertrag, che nella zona di Luderitz, nel sud-ovest della Namibia, prevede di installare centinaia di turbine eoliche e vasti campi fotovoltaici per produrre fino a 350.000 tonnellate di idrogeno «verde» all’anno, che potrebbe essere spedito via nave in tutto il mondo, sotto forma di ammoniaca, entro il 2027 circa. Da notare che, in un circolo virtuoso, l’ammoniaca prodotta, oltre a facilitare il trasporto dell’idrogeno, è utilizzabile anche come fertilizzante agricolo. Il progetto prevede una potenza installata all’incirca assimilabile a 5 reattori atomici (generalmente da 1 GW) con un valore prodotto (energia elettrica per consumi nazionali ed esportazione d’idrogeno «verde» e/o ammoniaca) pari al PIL di un anno dell’intera Namibia. Le ripetute visite nello Stato africano nel 2022 del cancelliere tedesco Scholz e del suo ministro per l’Energia e l’Ambiente Habeck confermano l’importanza del progetto e come la Germania stia programmando il progressivo abbandono delle fonti fossili di energia che la rendono ancora dipendente dalle forniture russe. Pensiamo al Nord Africa e al Medio Oriente, dove la collaborazione con le popolazioni locali in analoghi progetti (oggi dipendenti da un’economia fortemente legata all’estrazione di gas e/o petrolio) permetterà il passaggio da una fonte di energia che presto o tardi si esaurirà ad una fonte d’energia teoricamente illimitata, con la conseguente conservazione dei vantaggi economici attuali ed il mantenimento od il miglioramento del benessere di tutti. Riassumendo, il sole ci manda grande quantità di energia sotto forma di fotoni; ricaviamo idrogeno (liberando ossigeno) e lo trasportiamo dove serve allo stato puro o «dentro» l’ammoniaca. Lo accumuliamo dove e per quanto occorre e poi lo utilizziamo per generare energia secondo il bisogno; qui utilizziamo l’ossigeno liberato all’origine e restituiamo l’acqua consumata: un ciclo perfetto che ci ha permesso di portare l’energia ricevuta dal sole dove e quando necessita, senza alcun sottoprodotto nocivo. Progressivamente le centrali elettriche possono essere trasformate in centrali ad idrogeno (o direttamente ad ammoniaca) con un abbandono programmato dei combustibili fossili. Questo programma potrebbe procedere senza sconvolgimenti economici ed i mezzi di trasporto via terra, mare o aria, potrebbero essere alimentati dall’idrogeno o direttamente dall’ammoniaca quando avremo sviluppato fuel cell (apparati in grado di produrre energia elettrica tramite catalizzatori combinando l’idrogeno immagazzinato e l’ossigeno presente nell’aria). Si stanno studiando fuel cell ad ammoniaca che per ora richiedono ampi spazi e quindi utilizzabili soprattutto per alimentare mezzi marini o grossi camion; nel 2023 dovrebbe essere collaudato il primo veicolo marino con fuel cell ad ammoniaca. Inoltre l’ammoniaca potrà essere direttamente utilizzata come combustibile nei motori a combustione interna e nelle turbine a gas con modifiche contenute. Detto così l’idrogeno sembra una soluzione abbastanza facile e molto concreta per disporre di energia pulita ed a basso costo nei prossimi anni; la produzione d’energia tramite la fusione nucleare sembra essere ancora una irraggiungibile chimera (e comunque difficile da stoccare a meno che non la si usi a sua volta per produrre idrogeno, che chiameremo «viola», o ammoniaca).

Temo che in realtà le convenienze economiche e politiche rendano tutto molto più complicato di quanto sembri dal punto di vista tecnico; ma è in gioco il nostro futuro e soprattutto quello dei nostri figli e nipoti. Se conosciamo meglio i problemi connessi all’energia sapremo incidere meglio e maggiormente sulle scelte politiche fondamentali. * ingegnere in fisica dei corpi solidi