Idrogeno verde ed energia solare sono tra le fonti rinnovabili più promettenti per abbandonare i combustibili fossili e costruire un mondo più pulito e vivibile, sia per l’uomo che per gli animali e le piante.
Idrogeno verde, perché è così importante
Salutato per un certo periodo come il combustibile del futuro, l’idrogeno ha avuto alterne vicende nel mercato energetico, a causa soprattutto dei processi della sua produzione.
Il cosiddetto idrogeno grigio o l’idrogeno blu, ad esempio, vengono ricavati attraverso lo steam reforming di un gas, il metano, o dalla gassificazione del carbone, che implicano però un’emissione di anidride carbonica massiccia nell’atmosfera, rivelandosi controproducente per la salute del pianeta.
L’idrogeno verde, invece, è generato attraverso l’elettrolisi dell’acqua, processo che può essere alimentato da energia rinnovabile, come eolico, idroelettrico e fotovoltaico, senza quindi la creazione durante la produzione di emissioni nocive per l’ambiente.
Facile da trasportare e da stoccare, con una grande efficienza energetica di conversione, l’idrogeno verde ha tutte le caratteristiche per essere annoverato tra le più promettenti forme di energia pulita, insieme al fotovoltaico.
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Dal macro al micro per migliorare l’efficienza
Ma cosa succede se si sfruttano le caratteristiche dell’energia solare per incentivare lo sviluppo dell’idrogeno verde? A pensarci sono stati i ricercatori della Ludwig-Maximilians-Universität di Monaco che hanno inventato un materiale composto da nanostrutture ad alte prestazione in grado di ottenere idrogeno verde dalla radiazione solare.
Abbandonati i campi e le farm solari, che richiedono vasti appezzamenti di terra e superfici dove installare i pannelli generatori di elettricità pulita, il professore di fisica sperimentale e conversione dell’energia Emiliano Cortés ha trasferito la ricerca all’interno dei laboratori, nel microcosmo delle nanoparticelle.
Il suo interesse, nella fattispecie, si è concentrato là dove i fotoni di luce, particelle ad alta energia provenienti dal sole, incontrano le strutture dell’atomo, nel tentativo di migliorare l’efficienza delle celle solari e di creare nuovi e più performanti fotocatalizzatori.
Il problema fondamentale, secondo il professore, è che la luce solare arriva sulla superficie terrestre in modo diluito, attutito dai campi magnetici e dai gas dell’atmosfera e pertanto, insieme al team del Nano-Institute della LMU, ha pensato di operare in maniera inversa, cercando quindi di condensare e concentrare in nanostrutture plasmoniche l’energia dei raggi solari.
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Un cristallo di luce ed energia
Dalle ricerche è nato una sorta di cristallo, anzi, un supercristallo a due dimensioni capace di generare idrogeno verde dall’acido formico attraverso lo sfruttamento della luce solare.
Il supercristallo funge da catalizzatore: le particelle di un materiale metallico plasmonico, come l’oro, di ridottissime misure, tra i 10 e 200 nanometri, vengono inondate di luce, in modo che gli elettroni al loro interno si agitino velocemente, catturando di fatto la luce e convertendola in particelle ad altissima energia.
Ad altre nanoparticelle di platino, poste negli interspazi del primo metallo, spetta il compito di trasformare quest’energia in idrogeno verde.
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Idrogeno verde e ossigeno dall’acqua, un brevetto italiano
Anche nel nostro Paese le tecnologie nel campo della produzione di idrogeno verde con l’energia solare sono all’avanguardia: ENEA ha brevettato, ad esempio, un metodo per ricavare questo prezioso elemento dall’acqua, sfruttando ancora una volta la luce del sole.
Il processo di elettrolisi, che avviene all’interno di un reattore a membrane, assolve anche alla funzione di produrre ossigeno, utilizzando principalmente il calore della radiazione, ed essendo quindi applicabile in tutti gli impianti solari con specchi di concentrazione: i ricercatori hanno ipotizzato che circa il 50% dei raggi del sole potrebbero in questo modo trasformarsi in idrogeno verde.
