di Federico Fumagalli
Idrogeno nero (marrone) | Come si produce e perché è il più inquinante
Quando si parla di idrogeno, il colore associato alla sua produzione può cambiare radicalmente il suo impatto ambientale. Tra le categorie più inquinanti troviamo l’idrogeno nero o marrone, prodotto utilizzando il carbone come materia prima. Non cambia la molecola finale, che rimane sempre H2: ciò che cambia è il processo utilizzato per ottenerla e, soprattutto, la quantità di anidride carbonica associata alla produzione.
La distinzione tra nero e marrone non è completamente uniforme. In alcune classificazioni, il termine idrogeno nero viene associato al carbone bituminoso, mentre il termine idrogeno marrone viene utilizzato per la lignite. Il principio, comunque, è lo stesso: il carbone viene sottoposto a processi termochimici, principalmente la gassificazione, per ottenere un gas di sintesi dal quale viene successivamente separato l’idrogeno.
Dalla gassificazione del carbone all’idrogeno nero
La gassificazione è un processo nel quale il carbone viene fatto reagire ad alta temperatura con quantità controllate di ossigeno e vapore. Il risultato è un syngas, composto principalmente da idrogeno, monossido di carbonio e altre sostanze.
Il monossido di carbonio può poi reagire con il vapore attraverso la cosiddetta water-gas shift reaction, producendo ulteriore idrogeno e CO2. Successivamente il gas viene purificato fino a ottenere un prodotto con la concentrazione di H2 richiesta.
Il vantaggio di questa tecnologia è soprattutto industriale: la gassificazione del carbone è una tecnologia conosciuta e può essere integrata in impianti di grandi dimensioni. Il problema è invece rappresentato dal bilancio ambientale.
Secondo l'International Energy Agency (IEA), nel 2023 circa il 20% della produzione globale di idrogeno derivava dal carbone e l’idrogeno prodotto da carbone senza sistemi di abbattimento genera circa 22-26 kg di CO2 equivalente per ogni chilogrammo di H2.
Per confronto, la produzione da gas naturale senza cattura della CO2 genera circa 10-12 kg CO2 equivalente per kg di idrogeno. Questo rende il percorso basato sul carbone particolarmente problematico dal punto di vista climatico.
Perché viene ancora utilizzato?
Nonostante le emissioni elevate, il carbone rimane una materia prima importante per la produzione di idrogeno in alcune aree del mondo, soprattutto dove esiste una grande disponibilità di carbone e una forte industria chimica.
L’idrogeno prodotto può essere utilizzato per la produzione di ammoniaca, nella raffinazione del petrolio, nella chimica industriale e in altri processi nei quali l’H2 viene utilizzato principalmente come materia prima, più che come combustibile.
È importante ricordare proprio questo aspetto: l’idrogeno non è automaticamente una fonte energetica pulita. È un vettore energetico, e il suo impatto dipende dalla modalità con cui viene prodotto.
L’idrogeno nero o marrone rappresenta quindi quasi l'esempio opposto rispetto all'idrogeno verde. La molecola finale è identica, ma il percorso necessario per ottenerla può generare grandi quantità di emissioni.
L'eventuale applicazione di sistemi di cattura, utilizzo e stoccaggio della CO2 può ridurre una parte delle emissioni, ma in quel caso si entra in una classificazione differente, generalmente associata all’idrogeno blu quando il processo utilizza combustibili fossili con CCUS (Carbon Capture, Utilization and Storage).
Per questo motivo, nel percorso verso la decarbonizzazione, l’idrogeno nero o marrone rappresenta una delle soluzioni meno interessanti dal punto di vista climatico.
Tutti i colori dell'idrogeno
Se vuoi scoprire come si produce l'idrogeno puoi consultare il nostro articolo che elenca tutti i "colori" dell'idrogeno.
Se l’obiettivo è ridurre le emissioni, avrebbe ancora senso produrre idrogeno dal carbone oppure questa tecnologia dovrebbe essere progressivamente abbandonata?
di
Federico Fumagalli
Sono un appassionato di auto sin dal primo GranTurismo del 1996. Ed è proprio il mio amore per le auto che mi ha spinto ad appassionarmi alle auto elettriche. Il mondo cambia, la tecnologia si evolve, e se si rimane indietro spesso è un male. Tecnologia, mobilità e ambiente saranno i temi di cui vi parlerò. Non dovremo essere d’accordo ma almeno ragionarsi su!
