Il chimico francese de Morveau chiamò hidrogéne (che genera l’acqua) l’elemento isolato da Cavendish nel 1766. Da qui il nome latinizzato hydrogenium.

È un gas a temperatura ambiente, presente in emissioni dalla terra come tale, in atmosfera a quote alte, ma abbondantissimo in natura legato all’ossigeno, come H2O, la comune acqua. L’elemento più diffuso nell’universo, sia nelle stelle fino al 70% che nella materia interstellare, fino al 90%. È il combustibile della reazione nucleare che avviene nel sole a temperatura e pressione elevata (6.000 – 6.500 °C sulla superficie) avviene la fusione del nucleo formando elio (He) e si libera una enorme quantità di energia con perdita di massa. All’interno la temperatura cresce fino a 15 milioni di °C e gli elettroni se ne vanno per conto loro. Schematizzando la reazione è 4H > He +γ, dove γ rappresenta un fotone.

Per ora i tentativi di realizzare la fusione nucleare, che, essendo esotermica fornirebbe quantità illimitate di energia, sono falliti tutti, compresa la “fusione fredda” che è un ossimoro.
L’idrogeno rimane però un combustibile, basta il contatto con l’aria per ottenere una bella fiammata. Ricordo studenti di chimica che avendo in laboratorio del sodio metallico avevano inventato un gioco spettacolare: pezzetto di sodio in una piccola provetta col tappo, lancio dalla finestra sul cortile interno corridoio del terzo piano di via Saldini a Milano, provetta che si rompe sul bordo della vasca dei pesci rossi, poverini, il sodio reagisce con l’acqua produce idrogeno e si forma una fiammata considerevole. Ragazzacci, non sapevano di essere all’avanguardia nell’uso dell’idrogeno!
Dopo la prima propaganda degli anni 90, quando pubblicizzarono l’idrogeno come sostituto della benzina per le auto, adesso si pensa seriamente a risolvere i problemi di produzione, trasporto e stoccaggio, per uso industriale.

La produzione

Il sistema più accreditato in questo momento è l’idrolisi dell’acqua con impianti che funzionano con energia elettrica da fonti rinnovabili, sole e vento in particolare. Gli idrolizzatori più grandi già in produzione raggiungono la capacità di 20 Mw. Meglio se produzione e consumo sono vicini ma, se necessario il trasporto, l’ida è di usare i gasdotti esistenti, diluendo il metano con l’idrogeno prodotto. Snam dichiara di avere messo a punto il trasporto dell’idrogeno al 20% nel metano ma che punta al 30%.
Altro metodo è la pirolisi del metano, che si svolge ad alta temperatura e pressione in assenza di ossigeno con la formula
CH₄ →C + 2H₂

I calcoli energetici per questo procedimento non sono chiari, non si comprende bene quanta energia elettrica o quanti combustibili fossili devono essere usati. Poi il nostro gas deve essere compresso e raffreddato per lo stoccaggio.

L’uso più interessante sembra essere nelle acciaierie, responsabili di circa il 7% delle emissioni di CO₂. In Italia è rimasta solo Ilva di Taranto ad usare l’altoforno e il coke per produrre acciaio da minerali. Tutte le altre acciaierie usano rottami di ferro additivati da altri metalli, fusi in forno elettrico, dove si svolge la riduzione da .
Fe₂O₃→2Fe + 3O₂

E’ più complesso di così, è coinvolto il metano che fornisce il carbonio che deve esserci in precisa percentuale, si produce CO₂ ma mi permetto di semplificare. Con l’idrogeno si passerebbe alla riduzione diretta del ferro e si produrrebbe acqua come vapore e non più CO2 . Il vantaggio in termini ecologici è evidente ma l’economicità del processo non è ancora raggiunta, ci sono segreti industriali e la necessità di finanziamenti pubblici per sostenere impianti pilota e primi impianti di produzione. Per ora uno in Finlandia ed uno in Austria.

Solo il 3% dell’idrogeno ora prodotto è usato nella riduzione diretta dell’ossido di ferro, il 33% nella raffinazione del petrolio, il 27% per produrre ammoniaca, per metanolo l’11%. Si capisce che si tratti di una questione delicata, tanto che un’acciaieria che conosco e che ha in corso la sperimentazione mi ha chiesto di posticipare la domanda di un’intervista perché ora tutto quello che viene detto deve essere concordato tra grandi enti come UE e MISE e grandi società che stanno collaborando.