Questa tecnologia neozelandese aiuterà a migliorare il clima?

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L’idrogeno verde è diventato un focus crescente della “giusta transizione” della Nuova Zelanda dal petrolio e dal gas perché può essere creato in modo sostenibile, utilizzando energia rinnovabile o biomassa. Foto / 123rf

È stato pubblicizzato come un modo rispettoso del clima per generare elettricità, alimentare motori e produrre fertilizzanti – e ora, una società spin-out neozelandese appena lanciata sta portando la sua tecnologia dell’idrogeno verde nel mondo.

La fonte di energia pulita è diventata un focus crescente della “giusta transizione” della Nuova Zelanda dal petrolio e dal gas perché può essere creata in modo sostenibile, utilizzando energia rinnovabile o biomassa.

Anche se l’idrogeno viene prodotto in tutto il mondo, quasi tutto è idrogeno “marrone”, ovvero quello ottenuto dal carbone e dal gas naturale, che è la fonte di centinaia di milioni di tonnellate di emissioni di CO₂ ogni anno.

Ma l’idrogeno verde può essere prodotto utilizzando l’elettrolisi da fonti energetiche rinnovabili, lasciando una piccola impronta di carbonio.

Con questa promessa, tuttavia, arrivano anche i problemi: vale a dire problemi della catena di approvvigionamento, aumento dei costi e carenza di minerali grezzi che ne ostacolano l’accessibilità e la disponibilità.

Queste sono le sfide che la prima start-up neozelandese di tecnologia profonda dell’idrogeno – e la prima società spin-out di GNS Science di proprietà della Corona – mirava ad affrontare.

Sheena Thomas, responsabile delle partnership commerciali e imprenditoriali di GNS, ha affermato che, secondo l’Agenzia internazionale per l’energia (IEA), si prevede che la domanda di idrogeno verde raddoppierà quasi fino a 180 megatonnellate (Mt) entro il 2030.

"In questo momento, ogni anno vengono utilizzate quasi 100 milioni di tonnellate di idrogeno ottenuto da combustibili fossili, quindi è una questione urgente da affrontare."

Al centro della nuova società, soprannominata Bspkl e sostenuta dall’incubatore WNT Ventures, c’era una tecnologia sviluppata localmente che ha consentito di produrre abbastanza elettrolizzatori per soddisfare la domanda.

“Ciò apre enormi possibilità per decarbonizzare settori chiave come l’aviazione, i trasporti marittimi e l’acciaio, che sono estremamente difficili da elettrificare”.

Allora, come funzionava la nuova tecnologia?

Il dottor Jerome Leveneur, direttore tecnico della Bspkl, ha spiegato che quasi tutto l’idrogeno mondiale è stato prodotto attraverso un processo chiamato cracking del metano, responsabile di circa il 2% delle emissioni globali di carbonio.

"L'idrogeno svolge un ruolo davvero importante nel sostenere la nostra vita quotidiana, ma dobbiamo trovare un modo per renderlo pulito e sostenibile", ha affermato Leveneur, uno scienziato dei materiali con fasci ionici del GNS.

Utilizzando l’elettrolisi, l’idrogeno potrebbe essere prodotto dall’acqua utilizzando l’elettricità – e il processo potrebbe essere completamente rinnovabile se collegato a fonti energetiche come quella solare, eolica e geotermica.

Potremmo pensare agli elettrolizzatori stessi come a una cipolla, con molti strati di parti impilate insieme.

Un approccio ben consolidato chiamato elettrolisi con membrana a scambio protonico (PEM) si basava su una membrana, un anodo e un catodo.

"All'anodo, le molecole d'acqua vengono divise in ioni idrogeno caricati positivamente e gli atomi di ossigeno vengono ricombinati in una molecola O₂, l'ossigeno che respiriamo", ha detto Leveneur.

"Gli ioni idrogeno passano attraverso la membrana e si combinano con gli elettroni sul catodo, formando gas idrogeno."

Sebbene gli elettrolizzatori PEM fossero ampiamente riconosciuti come il modo più efficiente per produrre idrogeno sostenibile, la loro dipendenza da elementi rari e finiti rimaneva un grosso svantaggio per l’espansione della tecnologia.

Per aiutare a superare questo ostacolo, Bspkl ha offerto un’innovazione inventata da Leveneur: un tipo migliorato di un componente fondamentale per gli elettrolizzatori PEM chiamato membrana rivestita di catalizzatore (CCM).

"Una membrana è rivestita su entrambi i lati con un sottile strato di particelle catalizzatrici, tipicamente platino e iridio", ha spiegato.

"Le particelle del catalizzatore devono essere uniformemente disperse e legate alla superficie della membrana a scambio protonico, il che consente reazioni elettrochimiche efficienti e rapide.

"Senza un catalizzatore, l'elettrolizzatore avrebbe bisogno di molta più elettricità per produrre idrogeno."