Lo spunto per questo dossier è nato assistendo ad H2–Roma, un seminario organizzato da ENEA, ITAE-CNR e l'Università La Sapienza, con la collaborazione di alcune tra le maggiori case automobilistiche. Sotto il motto "Cultura dell'Energia", ricercatori ed ingegneri hanno fatto il punto sulle tecnologie attuali e sulle prospettive a medio/lungo termine per quello che sarà il principale vettore energetico di domani: l'Idrogeno.

Prima di fare il punto sulle tecnologie applicate alla mobilità, che pubblicheremo nei prossimi capitoli di questo dossier, cerchiamo di far conoscenza con questo "magico" elemento.

GENERALITA'
L'idrogeno, il cui simbolo chimico è "H", è l'elemento più leggero in natura. Il suo atomo è costituito da un protone, un elettrone ed un neutrone: il minimo indispensabile per essere definito "stabile", dal punto di vista atomico. Paradossalmente, seppur si tratti del più semplice e diffuso elemento disponibile, l'atomo di idrogeno non esiste in natura allo stato libero ma deve essere estratto, partendo da molecole disponibili che lo contengono. E sono un'infinità.
Sintetizzare idrogeno da una delle tante sostanze che lo contengono, richiede l'utilizzo di una certa quantità di energia, necessaria per rompere i legami molecolari e darci il singolo atomo puro. La sua naturale indisponibilità, quindi, ne fa non una fonte di energia (come il petrolio, ad esempio), bensì, come detto prima, un "vettore energetico", un agente il cui solo scopo è quello di immagazzinare l'energia utilizzata durante la sua stessa "estrazione" per renderla disponibile in un punto diverso dello spazio e del tempo, sotto altre forme. Questo suo grande difetto è in realtà, a detta del Professor Orecchini, dell'Università La Sapienza, "il suo più grande pregio"... se non altro, perché ci ha indotti a non sfruttarlo incoscientemente, come facciamo con petrolio e gas naturale, spingendoci ad una ricerca approfondita ed ecologicamente "sostenibile".

Alla base dell'immagine "magica" di quest'elemento – perlomeno, agli occhi incantanti del grande pubblico – ci sono le sue caratteristiche di ottimo combustibile (a parità di peso, la sua combustione rende il triplo rispetto al petrolio), unitamente alla particolarità, propria della molecola di idrogeno (formata da due atomi e, quindi, dal simbolo H2) di essere, con un atomo di ossigeno (O), il costituente dell'acqua (H2O).
La "magia", ovviamente, non si esaurisce qui.
La combustione, lo ricordiamo, è una reazione chimica generata dall'unione – a determinate condizioni – di due sostanze dette "combustibile" e "comburente". Nel nostro caso, combustibile e comburente sono, rispettivamente, idrogeno e ossigeno, appunto i componenti costituenti l'acqua. Questo ragionamento ci conduce ad un sillogismo di cui Pitagora ne andrebbe fiero:

- ipotizziamo che fosse possibile produrre idrogeno partendo dall'acqua;
- allo stesso modo, immaginiamo che fosse realizzabile la produzione dell'idrogeno direttamente a bordo del veicolo.
- Ne conseguirebbero vetture che, alla pompa immagazzinerebbero nient'altro che acqua e che, allo scarico, come prodotto della combustione, non emetterebbero nient'altro che... Acqua!

E' un ciclo ad alta efficienza in cui, il prodotto di scarico, può essere nuovamente utilizzato per produrre altro combustibile. Non è fantascienza, fidatevi... Gli avvezzi alla dietrologia, non stiano ad elaborare teorie sul perché questa tecnologia non sia ancora disponibile, potrebbe arrivarci chiunque; però, non bisogna dimenticare che ci sono degli scogli di non poco conto, relativi, anzitutto, alla produzione stessa del "prezioso" idrogeno.

LA PRODUZIONE
Sappiamo, dunque, che in natura, l'idrogeno esiste soltanto legato ad altri elementi. Darne un elenco completo sarebbe assurdo. Basta immaginare che, oltre all'acqua, contengono idrogeno, innanzitutto, gli idrocarburi, composti chimici formati da catene di idrogeno e carbonio tra cui sono da annoverare il petrolio e tutti i suoi derivati, in secondo luogo, c'è idrogeno negli idruri, negli acidi, nell'ammoniaca e in un incredibile varietà di composti organici, compresi i nostri bei "rotolini di ciccia". Insomma, è dappertutto: il Sole è fatto al 90% di idrogeno e si stima che costituisca i ¾ della materia esistente in tutto l'Universo.

Attualmente, la produzione di idrogeno utilizza essenzialmente procedimenti termochimici applicati agli idrocarburi. Inoltre, si ottiene idrogeno attraverso la pirolisi e la gassificazione del carbone. In ogni caso, è impensabile parlare di "sviluppo sostenibile" ed "energia pulita" con gli attuali metodi produttivi (con i quali si ottengono 600 miliardi di metri cubi/anno per usi industriali), legati a fonti di energia primaria di origine fossile.
Il futuro è in altri processi: lo sfruttamento delle biomasse e l'elettrolisi.
Riguardo alle biomasse, il sistema poco efficace, ma, nell'ipotesi peggiore, potrebbe comunque sostituire il 15% del carburante attualmente utilizzato per i trasporti.

Maggiori promesse le riserva, invece, l'elettrolisi.
Per chi non lo ricordasse, si tratta di un procedimento semplice semplice per mezzo del quale si ottengono idrogeno e ossigeno dall'acqua. Si immergono in un bagno d'acqua due elettrodi e si applica tra i due una corrente elettrica: gli atomi di idrogeno, ionizzati, si raccolgono nei pressi del polo negativo (catodo), mentre gli ioni di ossigeno si comportano in modo diametralmente opposto. Il risultato è idrogeno e ossigeno puri, in forma gassosa.
La corrente elettrica è necessaria per rompere i legami molecolari dell'acqua e separare i due elementi.

La necessità di usufruire di energia elettrica per la produzione "pulita" del nostro vettore energetico, implica una serie di difficoltà che esulano dalla diatriba puramente tecnica, abbracciando tematiche relative alle infrastrutture. Ragionando in termini ecologici, non si può ottenere idrogeno sfruttando l'energia fornita da centrali termoelettriche di tipo tradizionale, che bruciano combustibili fossili.
Dobbiamo guardarci intorno: l'energia eolica, quella idroelettrica, la potenza delle maree e, soprattutto, il fotovoltaico. In pratica, più che "intorno", dovremmo guardarci "in alto".

Il Sole ci fornisce ogni ora circa 1,1 miliardi di terawatt/ora. Ragionando in kilowatt, ogni ora il nostro Astro ce ne regale ben 1,1 miliardi di miliardi. Il solo irraggiamento solare è dunque sufficiente, teoria, a soddisfare un consumo di energia pari a circa 10 mila volte il consumo di tutti gli abitanti della terra, su scala annuale! Oggi, in un'epoca in cui i satelliti in orbita sono capaci di leggere le targhe delle auto, non siamo ancora in grado di sfruttare quest'autentico dono della Natura e c'è chi, dall'alto della sua autorità di governatore della Nazione più potente del Mondo, ha più volte dichiarato l'impossibilita di ridurre le emissioni di ossidi di carbonio in quanto direttamente legati allo sviluppo economico di proprio Paese. Pensiamoci un po' su... ogni tanto.

Lo sfruttamento dell'energia solare ai fini elettrici passa attraverso il fotovoltaico e gli specchi parabolici.
Il primo sistema, sfrutta direttamente l'interazione dei fotoni con particolari elementi chimici, disposti "a sandwich", costituenti la cella fotovoltatica. Alle estremità della cella, si crea, nel momento in cui interagisce con i fotoni, una corrente elettrica. Più celle, in serie, costituiscono un pannello solare. Purtroppo il rendimento del fotovoltaico non è ancora sufficientemente vantaggioso e le poche centrali operative occupano superfici enormi, in relazione a quanto prodotto.
Il sistema che, a breve termine, sembra offrire le chanches migliori è quello a specchi parabolici, in cui la luce solare viene convertita in energia termica la quale riscalda un particolare olio che, passando in uno scambiatore di calore, fa evaporare l'acqua utilizzata in una turbina a vapore collegata ad un generatore. In questo caso, nonostante i numerosi passaggi, e le relative perdite, è possibile produrre energia elettrica vantaggiosamente. Purtroppo, anche questa tecnologia non va molto oltre lo sperimentale e, la più grande centrale in funzione, in California, è sufficiente ad alimentare una comunità di 200.000 abitanti (e a risparmiare all'atmosfera ben 18 milioni di tonnellate di anidride carbonica).

Se questa tecnologia fosse impiegata su scala mondiale, la sola Europa potrebbe produrre 1.400 terawatt/ora, a cui potrebbero esserne aggiunti altri 600, realizzati col fotovoltaico e 2150 ottenuti mediante tecnologia eolica. In totale, sarebbero 4150 terawatt/ora di energia pulita. E pensare che attualmente ne consumiamo, in tutto, appena 2500...

Oggetto della prossima trattazione saranno i metodi di distribuzione e stoccaggio dell'idrogeno, in previsione di un utilizzo su larga scala applicato alla mobilità