L’idrogeno per l’energia pulita potrebbe essere prodotto dall’acqua di mare

L’elettrolisi dell’acqua di mare potrebbe produrre idrogeno sostenibile senza peggiorare la carenza globale di acqua dolce.

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L’energia pulita è una priorità assoluta per i paesi di tutto il mondo. Mentre l’energia convenzionale si basa su combustibili fossili come carbone, gas naturale e petrolio, l’energia pulita si presenta in varie forme come solare, eolica, geotermica, idroelettrica e biomassa.

Anche l’idrogeno è una delle principali opzioni di stoccaggio dell’energia per le energie rinnovabili e potrebbe contribuire a ridurre gli elevati livelli di emissioni di carbonio.

La ricerca attuale suggerisce che l’elettrolisi dell’acqua salata – il processo di scissione dell’acqua in ossigeno e idrogeno – è una soluzione praticabile alle sfide comuni dell’elettrolisi dell’acqua dolce. L’elettrolisi dell’acqua di mare potrebbe produrre idrogeno sostenibile senza peggiorare la carenza globale di acqua dolce.

Secondo il Centro dati sui combustibili alternativi del Dipartimento dell’energia degli Stati Uniti, l’idrogeno puro è un elemento abbondante sulla Terra che mostra una grande promessa nel sostenere la transizione verso un’energia pulita, sostenibile e rinnovabile.

Una volta prodotto, l’idrogeno può generare elettricità in una cella a combustibile ed emette solo vapore acqueo e aria calda. Poiché l’idrogeno non rilascia gas serra, ossidi di azoto, idrocarburi o altre particelle, non influisce negativamente sull’ambiente.

L’idrogeno presenta altri vantaggi che contribuiranno a creare un’economia basata sull’energia pulita. È una soluzione energetica ottimale in aree tipicamente difficili da decarbonizzare. Aumenta l’affidabilità e la resilienza della moderna rete elettrica. Può anche migliorare la salute pubblica e lo stato dell’ambiente.

Inoltre, può aumentare il numero di opportunità di lavoro e la sicurezza energetica nelle industrie globali. Può aiutare il settore dei trasporti a diventare più sostenibile e sostenere il passaggio ai veicoli elettrici (EV). E può contribuire ad aumentare le entrate e rafforzare l’economia mondiale.

Diversi paesi stanno investendo nella produzione di idrogeno verde, tra cui Stati Uniti, Australia, Arabia Saudita, Giappone, Cile e Germania. Inoltre, l’Unione Europea investirà 430 miliardi di dollari nell’idrogeno verde entro il 2030 per contribuire a raggiungere gli obiettivi delineati nel Green Deal europeo.

Una sfida che fa aumentare i costi associati alla produzione di idrogeno verde è che gli elettrolizzatori richiedono acqua ultrapura. Ciò rende difficile l’elettrolisi tradizionale dell’acqua salata perché molte fonti d’acqua sono piene di contaminanti.

Sebbene l’EPA abbia requisiti rigorosi per l’acqua a causa della presenza di piombo, cloro e batteri, ciò non significa necessariamente che tutta l’acqua sia priva di contaminanti.

Elettrolisi dell'acqua di mare

La ricerca sull'elettrolisi dell'acqua di mare è emersa all'inizio del XIX secolo. Sebbene gli scienziati abbiano fatto progressi nella produzione di idrogeno, questo non ha mai guadagnato terreno né è diventato una soluzione energetica praticabile. Nel 20° secolo, l’idrogeno veniva estratto principalmente dal gas naturale e utilizzato per alimentare automobili, autobus, dirigibili e razzi.

Sebbene l’utilizzo di questo idrogeno fosse fattibile, la sua produzione era ad alta intensità energetica e contribuiva alle emissioni di carbonio, una delle principali cause del cambiamento climatico. Inoltre, alcune città filtrano i rifiuti solidi urbani con la tecnologia delle celle a combustibile a idrogeno, che produce idrogeno e previene la contaminazione derivante dai rifiuti nelle riserve idriche locali.

Vari ricercatori e scienziati stanno sviluppando tecnologie avanzate utilizzando l’elettrolisi dell’acqua di mare per evitare queste sfide. Se queste tecnologie funzioneranno correttamente, produrranno idrogeno sostenibile senza utilizzare risorse di acqua dolce o contribuire alle emissioni di carbonio.

Presso il Texas Center for Superconductivity, ad esempio, i ricercatori hanno creato un elettrocatalizzatore a base di nichel e ferro, che può interagire con rame-cobalto, per eseguire con successo l’elettrolisi dell’acqua di mare.

Il direttore dell'istituzione, Zhifeng Ren, suggerisce che questo elettrocatalizzatore multimetallico può stimolare e far avanzare lo sviluppo delle tecnologie di elettrolisi dell'acqua di mare. In futuro, il processo e la tecnologia potrebbero ridurre il costo della produzione dell’idrogeno a 1 dollaro al chilogrammo.