È noto che l’idrogeno sia la molecola più abbondante nell’universo. Ma, tradizionalmente, si è pensato che l’idrogeno fosse presente in natura solo come componente di altri gas, cioè non allo stato puro, o solo in piccola parte.
Questa posizione è in discussione da qualche anno, e nelle ultime settimane ancora di più, dopo che a maggio La Française d’Énergie (FDE) ha scoperto un grande giacimento di idrogeno naturale, durante i lavori di verifica del rischio di sacche di grisù nelle miniere abbandonate della regione della Lorena, in Francia.
Cerchiamo di fare un punto preliminare sul significato di questa scoperta.
Metà della produzione mondiale annuale
“È stata inaspettata! Nessuno nel settore del carbone si aspettava di trovare idrogeno. A 600 metri abbiamo rilevato l’1% di idrogeno, a 800 metri eravamo al 6% e a 1100 metri abbiamo visto la concentrazione di idrogeno più che raddoppiata, superando il 15%. Se confermato, questo sarebbe il più grande potenziale di idrogeno naturale scoperto finora in Francia e in Europa”, ha detto Philippe de Donato, co-direttore della ricerca presso il laboratorio GeoRessouces dell’Università della Lorena all’emittente francese France 3 Grand-Est.
Si ritiene che il bacino della Lorena contenga 46 milioni di tonnellate di idrogeno naturale, o bianco, pari alla metà dell’attuale produzione mondiale annuale di idrogeno.
“L’idrogeno molecolare è molto più diffuso in natura di quanto si pensasse in precedenza. L’idrogeno è stato rilevato in alte concentrazioni, spesso come gas principale, in tutti i tipi di ambiente geologico”, scriveva in una ricerca pubblicata nel febbraio del 2020 Viacheslav Zgonnik, ricercatore dell’attività francese di Natural Hydrogen Energy LLC.
L’idrogeno naturale è naturalmente presente nella crosta e nel mantello terrestre, ha confermato Isabelle Moretti, ricercatrice dell’Università di Pau e del Pays de l’Adour.
Può essere trovato “sulle dorsali oceaniche, nelle montagne con le ofioliti, nei resti di antiche rocce oceaniche, ma anche nelle rocce ricche di ferro“, dichiarava la ricercatrice in un’intervista a L’Usine Nouvelle del giugno 2021.
Possibili limiti
La ricerca sull’idrogeno bianco ultimamente ha suscitato grandi aspettative, però bisogna andarci cauti con i numeri, perché “le cifre che vengono date sono ancora tutte da dimostrare”, ci ha detto Nicola Armaroli, direttore di ricerca presso il Consiglio Nazionale delle Ricerche (Cnr).
“Da un punto di vista scientifico, non ci sono studi” su queste ultime scoperte, per ora “si tratta di notizie di tipo giornalistico“, che quindi hanno un valore relativo, ha commentato a QualEnergia.it Giulia Monteleone, responsabile della Divisione produzione, storage e utilizzo dell’energia dell’Enea.
“Le cose da vedere sono l’effettivo costo di estrazione, poi a seconda di dov’è bisognerà fare un’infrastruttura, che avrà un costo, per portare l’idrogeno dove serve. Anche le stime effettive di quant’è non sono chiare, nel senso che bisogna vedere quanto esce puro dal sottosuolo”, ha detto Armaroli a QualEnergia.it.
L’idrogeno che viene usato nelle celle a combustibile, per esempio, deve avere una purezza estrema, praticamente pari al 100%, che difficilmente l’idrogeno di questo giacimento avrà, senza essere prima purificato.
“Forse potrebbe essere più utile per essere bruciato in una centrale termoelettrica in inverno quando non c’è abbastanza sole. Lo vedrei più per utilizzi di questo genere visto che quello del sottosuolo non sarà perfettamente puro”, ha detto il direttore di ricerca del Cnr.
Da parte loro, Philippe de Donato e Jacques Pironon, l’altro co-direttore della ricerca presso il laboratorio GéoRessouces dell’Università della Lorena, stimano che la concentrazione di idrogeno naturale potrebbe raggiungere il 98% a 3000 metri di profondità nel giacimento francese.
Quantità in gioco
Un altro aspetto da considerare è quello quantitativo. I 46 milioni di tonnellate di idrogeno naturale del giacimento francese, se confermati, per quanto pari alla metà della produzione mondiale annuale, non costituirebbero necessariamente una riserva di lungo termine a livello europeo.
“Il problema è che il meccanismo di formazione dell’idrogeno naturale non è ancora chiaro. Per cui questa idea che ce n’è a più non posso è da verificare”, anche se sarebbe probabilmente una risorsa importante per la Francia, “per sostituire l’idrogeno grigio”, ha aggiunto Armaroli.
“Si tratta di un idrogeno generato verosimilmente da processi termochimici, quindi di cracking, consistenti nella scissione della molecola probabilmente del metano a temperature elevate nel sottosuolo”, ha detto Monteleone.
“In Francia è possibile immaginare quantità tali da rendere il Paese un esportatore“, ha dichiarato Mikaa Mered, professore presso Science-Po Paris e membro del comitato di esperti del Forum francese Hydrogen Business for Climate, a Euractiv.
La Francia potrebbe produrre tre milioni di tonnellate l’anno, tenendo conto delle risorse del bacino della Lorena e del potenziale in fase di studio nelle Alpi, in Nuova Caledonia e nei Pirenei, ha aggiunto.
Ciò rappresenterebbe poco meno della metà dei 6,5 milioni di tonnellate di idrogeno a basse emissioni di carbonio che la Francia spera di produrre entro il 2030.
Perché l’idrogeno naturale potrebbe essere importante
L’idrogeno è usato attualmente sostanzialmente solo come agente chimico, nella produzione, per esempio, di ammoniaca e fertilizzanti, o per la raffinazione dei carburanti fossili. Ma può essere usato anche come vettore energetico, cioè nella veste di gas, in sostituzione, per esempio, del metano come carburante o combustibile.
Attualmente, la quasi totalità dell’idrogeno usato nel mondo è grigio o nero, cioè è derivato dalle fonti fossili. L’idrogeno verde, prodotto dall’elettrolisi dell’acqua alimentata a energie rinnovabili, è infatti ancora troppo costoso ed è quindi ancora molto poco diffuso.
È per questo che l’idrogeno, ad oggi, fa parte dei problemi della decarbonizzazione, non delle soluzioni.
L’efficacia e l’efficienza energetica delle diverse applicazioni dell’idrogeno sono quindi molto dibattute al momento, anche se si sta facendo strada la convinzione che l’idrogeno sia molto poco efficiente come carburante o combustibile, pur con delle possibili eccezioni, e molto più adeguato come composto chimico.
Ma, a prescindere dall’uso che se ne farà, l’idrogeno naturale, a differenza dell’idrogeno prodotto dal gas naturale o dall’elettrolisi, impiegherebbe meno energia per essere estratto, non richiederebbe acqua e occuperebbe poco suolo, rispetto ad altre tecnologie rinnovabili.
Inoltre, la sua produzione non è soggetta a periodi di instabilità e potrebbe essere anche di natura rinnovabile, a patto che “si adatti il tasso di estrazione al tasso di generazione, come si fa con il vapore acqueo caldo nell’energia geotermica”, ha detto Moretti.
Stima di prezzo dell’idrogeno bianco
Queste peculiarità potrebbero rendere l’idrogeno naturale molto più economico dell’idrogeno prodotto con l’elettrolisi.
Il prezzo dell’idrogeno naturale potrebbe infatti aggirarsi attorno ad 1 euro al chilo, a livelli equivalenti all’idrogeno grigio da gas metano, mentre l’idrogeno verde raggiunge attualmente i 6 euro, secondo un documento pubblicato a febbraio su richiesta della Commissione europea dall’iniziativa Earth2, un organismo francese che riunisce industria e gruppi di ricerca.
“Sarebbe l’idrogeno a più basso contenuto di carbonio e più economico al mondo”, ha dichiarato Mikaa Mered, professore presso Science-Po Paris, che fa parte del comitato di esperti della conferenza del Forum Hydrogen Business for Climate in Francia.
Se queste promesse verranno mantenute, le qualità dell’idrogeno bianco potrebbero insomma rendere questo gas più simile ad una soluzione che ad un problema per la decabonizzazione, anche se la ricercatrice dell’Enea rimane abbastanza scettica in merito.
“Oggi non esiste un processo estrattivo e di purificazione a questi costi, per cui sembra utopistico immaginare che possa costare così poco”, almeno nel breve-medio termine, ci ha detto Giulia Monteleone.
Obiettivi dell’Ue
L’Ue intende importare 10 milioni di tonnellate e produrre 10 milioni di tonnellate di idrogeno rinnovabile per sostituire il gas fossile importato dalla Russia entro il 2030. Per il 2050, l’obiettivo è di 60 milioni di tonnellate all’anno.
Attualmente, la legislazione dell’Ue riguarda solo l’idrogeno rinnovabile e a basse emissioni di carbonio. Ma “l’idrogeno naturale rientrerebbe nell’ambito del mandato della Commissione europea”, ha detto Mered, secondo cui potrebbero però essere necessari nuovi standard.
In ogni caso, è improbabile che l’idrogeno naturale contribuisca in modo significativo agli obiettivi climatici comunitari per il 2030. “Non ci sarà una produzione su larga scala prima della fine del decennio. I programmi che si dice siano i più avanzati non saranno operativi prima del 2028″, ha sottolineato Mered.
