Nuove forntiere per l’impiego e lo stoccaggio dell’idrogeno: l’acido formico

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idrogeno
In Svizzera presso i laboratori del Politecnico di Losanna la frontiera più avanzata con la creazione di un nuovo catalizzatore che risolve le problematiche attuali dell’utilizzo del vettore energetico più pulito

Mentre in Europa s’è acceso il dibattito sulla transizione dal motore Diesel (che rimane il più efficiente di tutti: semmai, il problema ambientale è connesso con la qualità dei carburanti) all’elettrico in tutte le sue molteplici forme, prosegue la ricerca su come utilizzare l’idrogeno in modo facile e sicuro, senza doverlo conservare allo stato liquido a temperature criogeniche (-235°C) in grandi contenitori simili a thermos per avere una concentrazione di energia sufficiente, visto che allo stato gassoso ha una bassa densità energetica.

Proprio le difficoltà connesse alla sua conservazione e trasporto hanno finora limitato le applicazioni dell’idrogeno, che rimane uno dei vettori migliori per lo stoccaggio di energia, specie quella derivante da fonti rinnovabili intermittenti, come il solare e l’eolico.

In Svizzera, al Politecnico di Losanna il gruppo di ricerca di Gàbor Laurenczy assieme al gruppo Grt, società che lavora per favorire la transizione energetica attraverso innovative soluzioni di stoccaggio, è stata sviluppata una macchina integrata che trasforma l’acido formico in idrogeno con un catalizzatore a base di rutenio e poi direttamente in elettricità tramite una pila a combustibile.

L’acido formico nel caso dell’impiego facile idrogeno costituisce la quadratura del cerchio: combinando l’idrogeno gassoso con l’anidride carbonica prelevata dall’ambiente tramite speciali filtri ci crea l’acido formico che si presenta in forma liquida a temperatura ambiente, facile da stoccare, trasportare e maneggiare, e può essere prodotto dovunque da fonti sostenibili in centinaia di migliaia di tonnellate, trasportato e distribuito mediante l’odierna rete logistica dei carburanti senza modifiche.

L’acido formico non è una novità nel campo industriale, essendo ampiamente utilizzato in molti cicli della chimica. L’approccio innovativo consiste nel produrlo e di ritrasformarlo successivamente in modo efficiente, cosa che fino ad ora non è possibile. I ricercatori del Politecnico di Losanna hanno sviluppato un apparato che consente la trasformazione dell’acido formico in idrogeno e anidride carbonica: la macchina costruita insieme ai ricercatori del gruppo Grt, è costituita due parti principali: un reformer di idrogeno (HyForm) e una pila a combustibile con membrana a scambio protonico (PemFc). L’unità HyForm-PemFc è in grado di produrre 7.000 kilowattora per anno, con un’efficienza del 45%. Se l’acido formico utilizzato viene prodotto in maniera sostenibile (magari utilizzando le energie rinnovabili – idroelettrico, solare, eolico – e partendo dall’idrogenazione dell’anidride carbonica, basandosi su rifiuti organici o da biomasse), la pila a combustibile è al 100% ecologica e il sistema permette lo stoccaggio a lungo termine di energia rinnovabile. È silenziosa, emette gas pulito, ha un bilancio di anidride carbonica pari a zero e non produce né particolato né ossidi di azoto.

Al momento la macchina sviluppata congiuntamente dal Grt è indicata per l’ambito domestico e produttivo per la produzione di energia termica ed elettrica in comunità isolate o dove non arriva la rete elettrica, ma potrebbe essere utilizzata validamente anche per chi volesse spingere al massimo l’autoconsumo mediante partendo dall’energia fotovoltaica utilizzata per produrre idrogeno da accumulare poi sotto forma di acido formico. Il vantaggio della macchina ideata in Svizzera è connessa alla capacità di accumulo praticamente infinita sia nella quantità (dipende ovviamente dalle dimensioni del serbatoio utilizzato) e nel tempo, perché l’acido formico non degrada. SI potrebbe produrre riserve in modo massiccio durante l’estate accumulandola poi per l’impiego durante l’inverno, oppure per la ricarica dei veicoli elettrici a batteria, il tutto senza inquinare.

Nel campo della mobilità, il passo in più potrebbe essere costituito da un migliore dimensionamento della macchina tale da potere essere installato a bordo di veicoli: dagli autobus ai camion (dove non esiste problema di spazio) alle autovetture, per trasformare l’acido formico contenuto nel serbatoio (in tutto simile a quello dei veicoli alimentati a benzina o gasolio) in modo man mano che serve l’energia. Potrebbe essere la rivoluzione finale per avere un sistema di trasporto e di mobilità sostenibile senza dovere dipendere dai monopoli delle terre rare indispensabili per la produzione delle batterie e il problema dell’autonomia di viaggio, visto che il pieno di energia avverrebbe come oggi alla stazione di servizio.