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L’H che conta

17/4/2021

L'idrogeno raggiunge le stelle
L'idrogeno raggiunge le stelle Con il miglior rapporto potenza-peso di tutti i combustibili, l'idrogeno si presta a tutti gli usi, dai razzi alle automobili. © NASA / MSFC

Lo scorso dicembre, 150 tonnellate di idrogeno liquido, raffreddato a meno 200 gradi, sono state espulse a velocità supersoniche attraverso le mangrovie del Mississippi. Era solo una prova del futuro razzo SLS della Nasa, quello destinato a portare i prossimi astronauti (astronaute, anzi!) sulla luna. Questo test però dimostra l’ingente energia dell’idrogeno, e spiega perché i più visionari la vogliono piegare a tanti altri utilizzi.

Il razzo SLS si sveglia
Il razzo SLS si sveglia 150 tonnellate di idrogeno liquido spingono il razzo spaziale più potente mai costruito: lo Space Launch System della Nasa. © NASA / Robert Markowitz

Così leggero, così potente

Il sogno di un futuro all’idrogeno non è di oggi. Tutto parte dall’estrema leggerezza del gas H2 (ricordatevi i primi dirigibili) e la sua volatile reattività: l’idrogeno si combina con tutto, per reazioni chimiche ed esplosioni controllate (come la navetta spaziale) o meno (ancora: i dirigibili). Se il gas non fa più volare gli Zeppelin, è pur sempre un serbatoio di energia quasi pronta all’uso. Ovvero, serve a produrre elettricità grazie alle pile a combustibile. Niente esplosione, solo una reazione semplice che produce elettroni (per far girare il motore della macchina) e acqua (che non inquina affatto). Diversi costruttori hanno concepito alcuni prototipi all’idrogeno, dal leader storico Toyota con la Fuel Cell Car, fino alla BMW Hydrogen 7 – quest’ultima però brucia l’idrogeno con l’ossigeno, in un motore ad esplosione.

BMW, la scommessa dell'idrogeno
BMW, la scommessa dell'idrogeno Una maggiore autonomia e un rifornimento più flessibile: l'idrogeno potrebbe sostituire la batteria al litio nelle auto elettriche. © BMW

Come attingere l’acqua con un calzino

Quindi, siamo pronti per una rivoluzione H2? No ancora, perché le sfide tecnologiche rimangono tante. Per prima, la produzione: così abbondante nello spazio, sulla terra invece l’idrogeno si è combinato con molecole più pesanti. Per estrarlo, dall’acqua ad esempio, ci vuole più energia di quanta se ne possa poi trarre dall’elemento. L’equazione non torna. 

C’è anche il problema dello stoccaggio. Allo stato gassoso, l’idrogeno filtra attraverso tutti i materiali e si espande senza sosta. Sotto forma liquida, l’elemento si raffredda quasi allo zero assoluto. In entrambi i casi, ci vogliono serbatoi pesanti e spessi per contenerlo, aspetto che manda in frantumi tutti i vantaggi di trasportabilità.

Le startup sono ai blocchi di partenza

Fortunatamente, le rinnovabili danno speranza: visto che pale eoliche, pannelli solari e altre fonti green non producono elettricità di immediato utilizzo, l’idrogeno potrebbe fare la parte del serbatoio di energia potenziale, immagazzinando sotto forma chimica l’elettricità da usare in futuro. Air Liquide ha deciso di sognare in grande per fare economia di scala ed ha appena inaugurato in Canada la più grande centrale di produzione di idrogeno da fonti rinnovabili per un impatto low-carbon e un prezzo al litro ridotto. Anche la Danimarca, forte della più cospicua produzione eolica in Europa, sta collegando i suoi mulini a vento al catalizzatore di idrogeno per fornire 1.000 chili di “oro bianco” al giorno. Una start up dell’università di Houston vuole prendere due piccioni con una fava: il suo nuovo catalizzatore potrebbe dissalare l’acqua di mare mentre produce idrogeno a basso costo, risolvendo in uno step due dei più grossi problemi dei nostri tempi.

I futuri voli all’idrogeno?
I futuri voli all’idrogeno? Airbus ha recentemente introdotto il progetto di un aereo a lungo raggio a emissioni zero, alimentato elettricamente e a idrogeno. © Airbus 2020

Gas a tutta… birra

Così accessibile, l’idrogeno diventa un challenger serio per la batteria al litio: con il prezzo ci siamo, sarà presto molto più facile da estrarre che il litio, e non c’è bisogno di riciclarlo. Per questo, sempre più aziende puntano su trasporti di massa al gas H. Per i veicoli pesanti, lenti e regolari, l’idrogeno vince sulla batteria capricciosa ad ogni colpo. È la scommessa di Toyota, pioniera della pila a combustibile e ideatrice della Mirai, la prima auto “H” prodotta in serie dal 2015. La seconda versione esce quest’anno, con diversi H per chilo, e un’autonomia di 650 km. Ma soprattutto, un pieno in 5 minuti, un bel vantaggio rispetto alle ore necessarie per l’auto elettrica. Il mercato della pila a idrogeno raddoppierà entro il 2025 e ci investono quindi BMW con la sua i Hydrogen (2022), Hyundai con una nuova fabbrica in China, e tantissime start up come Van Hool per i bus cittadini, per i quali accelerazione e spazio a bordo non sono un problema.

Ma se guardassimo oltre? L’idrogeno pesa meno del litio e potrebbe sollevare aerei 100% green, spera Airbus. La miniaturizzazione delle pila H ancora balbetta, ma abbiamo visto volare un drone all’idrogeno, riporta la BBC, con due ore di autonomia, ovvero 4 volte meglio dei giocattoli attuali (e una ricarica in secondi!). Immaginate poi un iPhone che non si spegne per una settimana… Con la tecnologia a litio che sembra ormai al punto fermo, l’idrogeno potrebbe veramente essere il carburante del futuro. Dal razzo spaziale al telefonino: quanto potenziale per un atomo così piccolo!

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