Ecco l’idrogeno ecologico ed efficiente

Come si produce idrogeno in maniera pulita e sicura? Partendo da alcoli rinnovabili estratti da biomasse (ad esempio gli scarti agricoli). A scoprirlo è stato un team di ricercatori dell’Istituto di chimica dei composti organometallici del Consiglio nazionale delle ricerche (Iccom-Cnr) di Firenze, in uno studio pubblicato su Nature Communications.

“Comunemente l’idrogeno si ottiene dal metano, un metodo che produce CO2 e quindi inquina”, spiega Francesco Vizza, coordinatore del team dell’Iccom-Cnr. “Un’alternativa pulita è quella dell’elettrolisi dell’acqua, processo che implica la scomposizione dell’acqua in ossigeno e idrogeno ‘a zero emissioni’, ma ha un elevato consumo energetico e, quando prodotto in alta pressione, presenta problemi di sicurezza poiché il mescolamento dei due elementi può generare miscele esplosive. La novità del nostro studio è che abbiamo messo a punto un elettrolizzatore in grado di produrre idrogeno, ma non ossigeno, a partire da soluzioni acquose da alcoli rinnovabili (etanolo, glicerolo o altri alcoli superiori), ottenendo un risparmio energetico del 60% rispetto all’elettrolisi dell’acqua.

Che per rompere l’acqua in presenza di alcoli servisse meno energia era già noto, ma i ricercatori fiorentini sono stati i primi ad aver pensato di sfruttare queste caratteristiche degli alcoli rinnovabili per la produzione di idrogeno.

Il cuore dell’esperimento sono gli elettrodi nanostrutturati impiegati in una cella elettrolitica di nuova generazione. “Si tratta di elettrocatalizzatori anodici costituiti da nanoparticelle di palladio, depositati su architetture tridimensionali di nano-tubi di titanio – continua Vizza – grazie ai quali è possibile realizzare elettrolizzatori per produrre idrogeno da soluzioni acquose di alcoli derivati da biomasse, consumando 18,5 kWh per la produzione di 1 kg di idrogeno, rispetto a 45 KWh per 1 kg di idrogeno prodotto da sola acqua”.

Visti i risultati, assicurano i ricercatori, il nuovo metodo promette un grande guadagno energetico ed economico. I rendimenti infatti superano abbondantemente le raccomandazioni del Doe, il Dipartimento di energia statunitense, che entro il 2020 ha fissato un limite di 43 KWh di consumo di energia elettrica per kg di idrogeno prodotto.

Le potenziali ricadute tecnologiche della ricerca sono molteplici. “L’idrogeno pulito e a basso costo energetico, opportunamente immagazzinato, potrebbe servire per generare corrente elettrica da qualche kWh fino a potenze più alte: generatori di corrente portatili e stazionari, a zero impatto ambientale. Inoltre, l’elettrolizzatore dell’invenzione permette di ottenere, a partire da alcoli rinnovabili, composti ad alto valore aggiunto, utili nell’industria cosmetica e tessile (derivati del glicerolo e del glicole etilenico), alimentare (acetato da bioetanolo) e nella produzione di plastiche biodegradabili (acido lattico da propandiolo), attualmente ottenuti solo mediante costosi ed inquinanti processi industriali”, conclude Vizza.

Riferimenti: Nanotechnology makes biomass electrolysis more energy efficient than water electrolysis; Y. X. Chen, A. Lavacchi, H. A. Miller, M. Bevilacqua, J. Filippi, M. Innocenti, A. Marchionni, W. Oberhauser, L. Wang, F. Vizza; Nature Communications doi:10.1038/ncomms5036

Credits immagine: Martin Abegglen/Flickr

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