Può l’idrogeno geologico trasformare il settore energetico?

Il mondo si sta sforzando di passare a un’economia a basse emissioni di carbonio e l’idrogeno è stato presentato come una potenziale pietra miliare dei futuri sistemi energetici. Tuttavia, non tutte le soluzioni a idrogeno sono uguali e alcuni percorsi, in particolare l’idrogeno verde e blu, devono affrontare sfide tecniche ed economiche significative. Al contrario, l’idrogeno geologico è emerso come un candidato più promettente grazie al suo vasto potenziale come fonte di energia primaria e al suo favorevole ritorno energetico sugli investimenti.

I limiti dell’idrogeno verde e blu

L’idrogeno verde, prodotto attraverso l’elettrolisi dell’acqua con l’utilizzo di energia rinnovabile, è spesso lodato come un’alternativa pulita ai combustibili fossili. Tuttavia, questo metodo presenta notevoli inefficienze. Il processo di utilizzo di elettricità a basse emissioni di carbonio per produrre idrogeno spreca una parte sostanziale dell’exergia (o potenziale di lavoro utile) dell’energia. Il risultato è un sistema intrinsecamente dispendioso, soprattutto quando la stessa elettricità potrebbe essere utilizzata direttamente per decarbonizzare i sistemi elettrici esistenti o altri settori in modo più efficiente.

Per mettere le cose in prospettiva, il ritorno energetico dell’idrogeno verde sull’energia investita (EROEI) può essere inferiore a 1:1, il che significa che è necessaria più energia per produrlo di quella che viene recuperata dal suo utilizzo. Questa bassa efficienza ne limita fortemente la fattibilità economica. Sebbene possano esistere opportunità di nicchia per l’idrogeno verde in regioni con risorse rinnovabili abbondanti e intermittenti, come il Cile, l’Australia, l’Arabia Saudita o il Marocco, questi casi sono eccezioni piuttosto che la regola. Anche in queste condizioni favorevoli, il dominio della Cina nella produzione di elettrolizzatori, i cui costi sono circa un terzo di quelli prodotti in Occidente, complica ulteriormente gli aspetti economici per le aziende che cercano di scalare i progetti di idrogeno verde a livello globale​.¹

Allo stesso modo, l’idrogeno blu, che deriva dal gas naturale con cattura e stoccaggio del carbonio (CCS), offre solo una soluzione parziale alla decarbonizzazione. Il processo di cattura del carbonio è spesso incompleto e la dipendenza dai combustibili fossili limita la sostenibilità dell’idrogeno blu nel lungo periodo. Inoltre, l’infrastruttura per la CCS è ancora agli inizi e per portarla al livello necessario per avere un impatto significativo sarebbero necessari investimenti massicci e ulteriori progressi tecnologici. Per questi motivi, l’idrogeno blu rimane una misura provvisoria piuttosto che una soluzione praticabile a lungo termine​.²

La promessa dell’idrogeno geologico

L’idrogeno geologico o “idrogeno bianco” è fondamentalmente diverso dall’idrogeno verde e blu, in quanto viene prodotto naturalmente all’interno della crosta terrestre attraverso un processo chiamato serpentinizzazione. Quando l’acqua reagisce con minerali ricchi di ferro come l’olivina, viene rilasciato idrogeno gassoso. Fino a poco tempo fa, questo processo era considerato una curiosità geologica, poiché si pensava che l’idrogeno si sarebbe disperso nell’atmosfera. Tuttavia, nuove scoperte hanno rivelato che quantità significative di idrogeno possono accumularsi in giacimenti sotterranei​.³

Uno degli aspetti più interessanti dell’idrogeno geologico è la sua potenziale portata. Secondo le prime stime, i soli Stati Uniti potrebbero contenere trilioni di tonnellate di idrogeno accessibile. Anche solo l’estrazione di una frazione di questa risorsa potrebbe soddisfare il fabbisogno energetico globale per secoli. Il costo dell’estrazione dell’idrogeno geologico dovrebbe essere di gran lunga inferiore a quello dell’idrogeno fabbricato, con alcune stime che parlano di 1 dollaro al chilogrammo, un prezzo significativamente più basso rispetto ai 7 dollari al chilogrammo richiesti per l’idrogeno verde.⁴

Una nuova “corsa all’oro”

Il potenziale dell’idrogeno geologico ha stimolato una moderna “corsa all’oro” energetica. Investitori come Bill Gates stanno sostenendo startup come Koloma, che sta esplorando formazioni ricche di idrogeno in Colorado. La Breakthrough Energy Ventures di Gates ha investito oltre 300 milioni di dollari in questo settore, considerandolo una componente fondamentale della transizione energetica pulita globale​.⁵ Koloma e altre aziende stanno applicando le tecnologie dell’industria petrolifera e del gas per attingere a queste riserve sotterranee di idrogeno, posizionando gli Stati Uniti come leader in questo settore energetico emergente.

Il Colorado, con le sue caratteristiche geologiche uniche, è diventato un punto focale per questa corsa all’idrogeno. L’U.S. Geological Survey (USGS) e il Dipartimento dell’Energia stanno attivamente mappando le regioni ricche di idrogeno e istituzioni accademiche come la Colorado School of Mines stanno sviluppando nuovi strumenti per l’estrazione dell’idrogeno​.⁶

Una risorsa rinnovabile e a zero carbonio

Uno degli aspetti più interessanti dell’idrogeno geologico è che è potenzialmente una risorsa rinnovabile. A differenza dei combustibili fossili, che sono limitati, l’idrogeno geologico potrebbe essere rifornito dai processi naturali in corso nella crosta terrestre. Inoltre, poiché viene prodotto senza bisogno di elettrolisi o di combustibili fossili, l’idrogeno geologico è intrinsecamente privo di carbonio, il che lo rende un candidato ideale per la decarbonizzazione di settori come l’industria pesante, i trasporti a lungo raggio e l’aviazione​.⁷

Le sfide da superare

Sebbene il potenziale dell’idrogeno geologico sia enorme, rimangono delle sfide da affrontare. L’idrogeno è un gas notoriamente difficile da immagazzinare e trasportare a causa delle sue piccole dimensioni molecolari e della sua elevata reattività. Può facilmente fuoriuscire dalle condutture e da altre infrastrutture. Inoltre, si teme che l’estrazione su larga scala dell’idrogeno possa portare a disagi ambientali, anche se le prime ricerche suggeriscono che l’impronta ambientale potrebbe essere minima rispetto all’estrazione di combustibili fossili.⁸

Tuttavia, l’idrogeno geologico rappresenta un’opportunità di trasformazione. Grazie a vaste riserve non sfruttate, a una struttura dei costi competitiva e a un profilo privo di emissioni di carbonio, l’idrogeno di origine naturale potrebbe rivoluzionare i sistemi energetici globali. Con gli investimenti e i progressi tecnologici, l’idrogeno geologico ha il potenziale per diventare una pietra miliare della transizione energetica, fornendo una soluzione sostenibile e scalabile alla crescente domanda energetica mondiale.