L'energia dall'idrogeno

3. 7 L’ENERGIA DALL’IDROGENO

L’idrogeno non si trova in natura allo stato puro, ma è sempre legato in composti come gli idrocarburi (con il carbonio) o l’acqua (con l’ossigeno). Quindi, per poterlo usare come carburante, bisogna separarlo dagli elementi a cui è unito; ciò avviene con due processi:

1. il reforming, che utilizza il calore per separare l’idrogeno dal carbonio nel metano;

2. l’elettròlisi, che separa nell’acqua l’idrogeno dall’ossigeno grazie all’energia elettrica.

Poiché è estremamente leggero e volatile, per immagazzinarlo nelle bombole, Rifornimento di un auto a idrogeno. l’idrogeno viene sottoposto a una forte pressione o viene reso liquido a bassissime temperature (- 253 oC).

L’idrogeno può essere utilizzato nei motori a combustione interna in sostituzione della benzina, con l’enorme vantaggio di scaricare vapore acqueo anziché anidride carbonica e altri inquinanti (CO2, idrocarburi non completamente bruciati, polveri sottili): è quindi un elemento che può essere utilizzato per trovare fonti di energia alternative al petrolio e per limitare l’inquinamento, essendo un tipo di energia pulita.

3. 7. 1 L’AUTO A IDROGENO

Fino a qualche anno fa, l’idrogeno era utilizzato come carburante solo per le missioni spaziali: oggi, anche grazie a queste esperienze, scienziati e tecnici stanno mettendo a punto motori di automobili alimentati con questo elemento. Per la verità, l’auto a idrogeno è un’auto elettrica, che produce l’energia a bordo combinando l’idrogeno con l’ossigeno in una scatola, chiamata stack, che contiene vere e proprie pile che trasformano l’energia chimica in energia elettrica. Il prodotto di scarico è solo acqua in forma di vapore, senza anidride carbonica, ossidi di azoto, monossido o idrocarburi incombusti.

È l’auto perfetta, ma come mai, allora, nelle nostre strade non circolano ancora veicoli a idrogeno? Due per ora sembrano essere gli ostacoli più duri da superare:

1. i costi di produzione;

2. la mancanza di una rete di distribuzione, pari a quella delle pompe di benzina, a causa della natura chimica e fisica dell’idrogeno.

Produrre idrogeno come carburante per autoveicoli è quindi ancora troppo costoso, ma la ricerca continua: infatti alcuni importanti gruppi automobilistici mondiali si sono accordati per mettere sul mercato entro pochi anni diversi modelli di auto a idrogeno.

L’idrogeno può essere usato per l’autotrazione (cioè trazione per mezzo di autoveicolo) attraverso:

- la combustione nei normali motori in alternativa alla benzina;

- l’utilizzo nelle celle a combustibile che generano energia elettrica che alimenta i motori elettrici.

Secondo economisti e studiosi, per la futura scarsità di petrolio e per l’inquinamento in crescita, saremo sempre più interessati a usare l’idrogeno come carburante.

LE CELLE A COMBUSTIBILE - per saperne di PIÙ!

Le celle a combustibile trasformano in modo pulito l'energia chimica contenuta nei combustibili ricchi di idrogeno in energia elettrica. Come in una batteria ( Capitolo 7), un sistema di celle a combustibile è formato da una serie di singole celle assemblate a formare una pila. La pila si compone di un catodo (polo negativo), un anodo (polo positivo) con interposto un elettrolita (una sostanza che sia in grado di condurre la corrente elettrica). Quando un combustibile ricco di idrogeno (gas naturale o biogas) entra nella pila di celle a combustibile, esso reagisce con l'ossigeno contenuto nell'aria e produce calore, acqua ed energia elettrica (che accende la lampadina in ► FIG. 5.). FIGURA 5 Schema di funzionamento delle celle a combustibile

Mentre una batteria tradizionale ha una capacità limitata di fornire energia, le celle sono in grado di fornire elettricità in continuazione fin quando del combustibile viene inviato alla pila di celle.

3. 8 L’ENERGIA DAI RIFIUTI

I rifiuti, cioè i materiali di scarto delle attività industriali, agricole e domestiche, possono:

- essere gettati in discarica e poi recuperati o riciclati;

- essere impiegati come combustibile per produrre energia.

Gli stabilimenti dove avviene l’incenerimento dei rifiuti con la conseguente produzione di calore ed energia elettrica vengono chiamati termovalorizzatori.

Prima di essere bruciati, i rifiuti subiscono una selezione per togliere i metalli, il vetro e la parte umida. Dopo questa operazione resta una miscela che prende il nome di CDR (Combustibile Da Rifiuti), composta da plastica, gomma e altri rifiuti solidi urbani che vengono triturati e stoccati in blocchi chiamati ecoballe per essere inviate all’inceneritore.

Non è possibile considerare il CDR una fonte di energia rinnovabile perché è originato dal petrolio, che non è rinnovabile.

Un altro sistema per ottenere energia dai rifiuti è il recupero del biogas. Il biogas si ottiene dai rifiuti organici spezzettati e ammucchiati; l’azione microbica li fa fermentare e uno dei prodotti della fermentazione è costituito dal metano.

Il metano viene recuperato da speciali pozzi verticali e bruciato all’interno di motori che consentono la produzione di energia elettrica.

I BIOCARBURANTI - per saperne di PIÙ!

I biocarburanti (biodiesel e bioetanolo) sono prodotti del lavoro agricolo che possono sostituire in modo efficace la

benzina e il gasolio: essendo di origine naturale, sono meno inquinanti e riducono l'emissione di gas serra del 70%.

► Biodiesel. Il biodiesel è un olio vegetale che, come tutti gli altri oli vegetali (di colza, di girasole e di arachidi), non può essere introdotto direttamente nel serbatoio perché è troppo denso rispetto al gasolio: occorre renderlo più fluido, meno viscoso, per non rischiare di danneggiare la pompa del gasolio nel motore. Per fare diventare carburante un olio vegetale occorre sgrassarlo e aggiungere del metanolo: in questo modo si ottiene una misce-che è la sempre più impiegata (in Italia viene utilizzata per i mezzi pubblici).

► Bioetanolo. Il bioetanolo deriva dalla fermentazione di vegetali ricchi di zuccheri e carboidrati come la bietola, la canna da zucchero, il mais, il frumento, l'orzo. Si può impiegare per alimentare i motori a benzina fino a una percentuale del 30% senza fare modifiche al motore. In Brasile il bioetanolo viene usato dal 30-40% delle auto in circolazione.

L'uso di biocarburanti ha vantaggi e svantaggi.

Sono vantaggi:

- la biodegradabilità: l'origine vegetale dei biocarburanti e l'assenza di metalli pesanti li rendono biodegradabili;

- il minore inquinamento: il gas serra prodotto dalla combustione va a compensare l'anidride carbonica assorbita dalle piante utilizzate per produrre il biocarburante; inoltre nei biocarburanti non ci sono le sostanze nocive presenti nel gasolio e nella benzina.

Sono svantaggi:

- la deforestazione: in molte parti del mondo si stanno diffondendo numerose piantagioni per produrre biocarburanti; in Sudamerica, per esempio, si stanno creando piantagioni di palme da cui ricavare l'olio, sostituendo grandi aree di foresta pluviale;

- l'aumento del prezzo dei generi alimentari: per il maggior profitto che si può realizzare, molti terreni che producevano generi alimentari sono stati convertiti in coltivazioni utili alla produzione di biocarburanti: ciò ha provocato l'aumento del prezzo di grano, mais e zucchero e ha danneggiato le comunità più povere. Anche nel progettare l'impiego dei biocarburanti, quindi, occorre che i governi di tutto il mondo agiscano con equilibrio, evitando di generare un problema (la fame) per tentare di risolverne un altro (l'inquinamento).

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