Il carburante a idrogeno è pericoloso?

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L'esplosione di Hindenburg il 6 maggio 1937 a Lakehurst, nel New Jersey. AFP / Getty Images

Quando il dirigibile Hindenburg si avvicinò al suo molo a Lakehurst, N.J., il 6 maggio 1937, il dirigibile che teneva in alto i ponti passeggeri era pieno di idrogeno. Questo elemento, il più semplice - e il più abbondante - nell'universo, ha un protone con un singolo elettrone che gli ruota attorno. L'idrogeno pesa anche atomicamente il minimo di tutti gli elementi. Può dare un bel pugno, creando enormi quantità di energia quando vengono introdotti ossigeno e una fonte di accensione. Quando è esploso l'Hindenburg, il mondo ha assistito al potere dell'idrogeno.

Mentre l'Hindenburg stava attraccando quella sera di maggio, la pelle esterna del dirigibile è stata esposta a una scintilla statica. In pochi secondi, le fiamme dilagarono sull'aeronave, riducendolo a una palla di fiamme e metallo contorto. Trentasei persone hanno perso la vita nel disastro [fonte: Archivi nazionali]. E alla stessa velocità con cui l'Hindenburg bruciava, così anche l'opinione pubblica sull'idrogeno. Per molti decenni dopo il disastro, l'idrogeno è stato visto con scetticismo e persino allarme. Un "fattore di paura dell'idrogeno" sviluppato riguardo all'elemento [fonte: Edwards].

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Oggi, mentre crescono le preoccupazioni su una possibile diminuzione dell'offerta globale di petrolio e sull'aumento delle emissioni di inquinanti da quel petrolio, i ricercatori sull'energia stanno riconsiderando l'idrogeno come fonte di carburante. Certamente ha un'enorme quantità di promesse: l'idrogeno emette pochi o nessun gas a effetto serra (GHG). I suoi principali sottoprodotti sono il vapore acqueo e il calore. L'idrogeno ha la più alta produzione di energia in peso di qualsiasi carburante [fonte: CECA]. Ed è abbondante; l'idrogeno può essere prodotto da numerose fonti, dal gas naturale all'acqua stessa.

Ma la domanda rimane ancora: il carburante a idrogeno è una fonte di energia sicura per le nostre auto? Come si può usare l'idrogeno come carburante? C'è un rapido primer nella pagina successiva.

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Una tecnica per l'estrazione dell'idrogeno dall'acqua, sperimentata per la prima volta presso l'Università del New South Wales in Australia, è stata dimostrata nel 2005. Il metodo utilizza l'energia solare per alimentare la reazione. Ian Waldie / Getty Images

-L'idrogeno non è in realtà una fonte di energia, è un vettore energetico [fonte: CECA]. L'idrogeno trasporta l'energia che viene creata quando viene prodotta. È simile all'elettricità: non possiamo bruciare elettricità (che è un vettore energetico), ma l'elettricità può essere prodotta bruciando fonti di energia come gas naturale o petrolio. Quindi l'elettricità trasporta questa energia in altri luoghi, come le prese di casa tua.

Ciò significa che al vettore energetico deve essere data l'energia per trasportare, in parole semplici. Quindi dobbiamo creare energia per produrre idrogeno. Questo è molto più semplice del metodo convenzionale per ottenere la nostra fonte primaria di carburante, il petrolio. Per ottenere petrolio è necessario perforare le riserve, pomparlo fuori dal terreno, raffinarlo e inviarlo alla stazione di servizio. Usando l'idrogeno come fonte di carburante, essenzialmente possiamo produrre il nostro carburante ed eliminare tutti questi passaggi e forse il conflitto geopolitico causato dal petrolio.

L'idrogeno viene creato attraverso un processo noto come riformare. Certamente, possiamo generare idrogeno come mezzo di trasferimento di energia bruciando gas naturale o qualche altra fonte di combustibile a base di carbonio. In effetti, il reforming del metano (separando l'idrogeno dagli idrocarburi bruciando gas naturale) è attualmente il metodo più praticabile per produrre idrogeno combustibile. Ma attraverso questo metodo, siamo tornati al punto di partenza, per quanto riguarda le emissioni di gas serra (GHG). Mentre il processo di trasferimento di energia dall'idrogeno sarà pulito, il processo di creazione dell'idrogeno continuerà a bruciare combustibili fossili ed emetterà gas serra.

Così come ci sono modi più puliti per produrre elettricità (come l'energia idroelettrica), l'idrogeno può anche essere creato in modo pulito attraverso l'energia eolica o solare, anche attraverso i microbi che mangiano le alghe e producono idrogeno come prodotto di scarto [fonte: NREL]. I ricercatori stanno valutando questi metodi come modi affidabili per produrre idrogeno senza bruciare combustibili fossili. E altri stanno cercando di capire il modo migliore per utilizzare l'idrogeno prodotto per alimentare la tua auto.

-Gli ingegneri automobilistici hanno ideato idrogeno celle a combustibile. Queste celle a combustibile creano elettricità per alimentare la tua auto conversione elettrochimica. L'idrogeno, elemento chimico puro, è diviso nel suo protone ed elettrone, un processo che genera elettricità. Quando si miscela con l'ossigeno, il sottoprodotto del processo è l'acqua. Poiché una cella a combustibile non può produrre da sola elettricità sufficiente per alimentare un'auto, le celle devono essere messe insieme per creare pile di celle a combustibile [fonte: Fuel Economy.gov]. Una volta che hai messo insieme alcune pile, la tua auto può zoomare.

Tuttavia, rimane un grosso problema: immagazzinare l'idrogeno a bordo del tuo veicolo. Alcuni metodi sono già in uso. L'idrogeno può essere immagazzinato sotto forma di un gas altamente pressurizzato o un liquido estremamente freddo, come l'idrogeno criogenico. Funziona per immagazzinare l'idrogeno nelle pompe del carburante, ma non è pratico per trasportare il carburante nella tua auto. L'idrogeno liquido criogenico richiederebbe un sistema aggiuntivo a bordo per mantenere freddo il carburante. Ciò aggiungerebbe peso, che influisce sull'efficienza energetica del veicolo.

I ricercatori stanno ancora studiando i modi ottimali per immagazzinare e sfruttare l'idrogeno come fonte di combustibile. Parte di quella ricerca include dissipare le paure del pubblico riguardo all'idrogeno. La scienza può essere in grado di risolvere il puzzle del carburante a idrogeno, ma se i conducenti si immaginano ancora di essere bruciati vivi in ​​una palla di fiamma incandescente dopo una piega del paraurti, allora chi comprerebbe comunque un'auto alimentata a idrogeno? Forse la pagina successiva allevierà le tue preoccupazioni.

Il motore di un'auto elettrica a celle a combustibile a idrogeno Ford. L'auto è stata esposta alla conferenza nazionale della National Hydrogen Association del 2005. Joe Raedle / Getty Images

In molti casi, l'idrogeno è più sicuro del carburante che attualmente utilizziamo per alimentare le nostre auto. I combustibili a base di carbonio tendono a diffondersi come liquidi (come ben sai se ti sei mai versato della benzina addosso alla pompa). Quando brucia, il combustibile convenzionale produce cenere calda, creando calore radiante. Questo non è il caso dell'idrogeno. Nella sua forma pura, l'idrogeno non brucia carbonio e non produce ceneri calde e pochissimo calore radiante [fonte: RMI]. Inoltre, quando l'idrogeno fuoriesce, sale rapidamente nell'atmosfera, quindi ha meno tempo per bruciare [fonte: Princeton].

E per quanto riguarda l'Hindenburg? Sia i sostenitori che gli oppositori del combustibile a idrogeno si sono aggrappati allo sfortunato dirigibile nel loro dibattito. Mentre gli oppositori lo indicano come un ammonimento, i sostenitori lo vedono come un esonero per l'idrogeno.

Sebbene l'idrogeno a bordo dell'Hindenburg abbia certamente bruciato con una forza incredibile, non è stato l'idrogeno a creare il disastro: era la polvere di alluminio. Per riflettere la luce solare, la pelle di Hindenburg è stata ricoperta da questa polvere, una forma equivalente al carburante per missili [fonte: RMI]. E il tessuto di cotone che componeva la pelle del dirigibile è stato impermeabilizzato con acetato altamente infiammabile [fonte: ABC]. I sostenitori dell'idrogeno sottolineano anche che le fiamme nel disastro di Hindenburg sono bruciate verso l'alto piuttosto che verso l'esterno perché l'elemento è così leggero. Ciò ha lasciato i passeggeri del vettore al di sotto relativamente indisturbati dalle fiamme. Trentacinque dei 36 morti di Hindenburg furono il risultato di passeggeri che saltavano dal dirigibile; tutti coloro che sono rimasti a bordo sono sopravvissuti [fonte: RMI].

La sfida presentata dallo stoccaggio del combustibile a idrogeno è trovare modi per creare serbatoi di stoccaggio che non si rivelino un ammonimento contro l'idrogeno per le generazioni future. In altre parole, cosa renderebbe il miglior serbatoio di stoccaggio per evitare che l'idrogeno esploda in un incidente d'auto?

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I serbatoi d'acciaio sono una possibilità. Sono abbastanza forti da servire come vettori affidabili per il gas idrogeno nelle automobili. Se si verifica un incidente, un serbatoio di acciaio sarà probabilmente in grado di resistere a un impatto senza subire forature o rotture. Un problema con l'acciaio, tuttavia, è che l'idrogeno è così leggero e quindi meno denso della benzina. Qualsiasi serbatoio contenente idrogeno pressurizzato dovrebbe essere molto più grande del serbatoio del gas convenzionale sulla tua auto. Un serbatoio d'acciaio sarebbe piuttosto pesante e ridurrebbe l'efficienza energetica.

I materiali compositi sembrano offrire ancora più promesse dell'acciaio. I serbatoi in polietilene sono leggeri, possono essere modellati per adattarsi a un'auto e sono progettati per polvere -- assorbire l'energia di un impatto, riducendo il serbatoio in polvere e apparentemente rilasciando l'idrogeno in modo sicuro nell'atmosfera [fonte: Princeton].

L'idrogeno può infine essere immagazzinato in materiali che possono trattenere l'elemento e rilasciarlo quando necessario. Alcuni tipi di metallo, come idruro di metallo, possono intrappolare le molecole di idrogeno all'interno della loro struttura compositiva. Qui l'idrogeno viene immagazzinato in modo sicuro e rilasciato quando il metallo viene riscaldato. Ciò che rende questa tecnologia ancora più interessante è che il calore necessario per il rilascio di molecole di idrogeno dai serbatoi metallici potrebbe provenire dal calore di scarto prodotto da una cella a combustibile a idrogeno [fonte: DOE].

Non sembra che il "fattore paura dell'idrogeno" stia facendo molto per dissuadere la ricerca continua sulla sua fattibilità come fonte di carburante. E se il mondo sta davvero esaurendo il petrolio, potremmo dover mettere da parte quelle paure una volta per tutte.

Per ulteriori informazioni sul carburante a idrogeno e altri argomenti correlati, visitare la pagina successiva.

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Altri ottimi link

  • Home page del DOE degli Stati Uniti per l'efficienza energetica e le energie rinnovabili (EERE)
  • Rocky Mountain Institute
  • Trasmissione radiofonica del disastro di Hindenburg agli archivi nazionali

fonti

  • Edwards, Peter P. "La nostra paura delle stazioni di rifornimento a idrogeno". I tempi. 21 aprile 2008. http://www.timesonline.co.uk/tol/comment/letters/article3784369.ece
  • Kruszelnicki, Karl S. "Hindenburg e l'idrogeno". Australian Broadcasting Company. 2004. http://www.abc.net.au/science/k2/moments/s1052864.htm
  • Murphy, Christian. "Differenziare fonti e vettori energetici". Consumer Energy Council of America. 30 luglio 2003. http://www.cecarf.org/Programs/Fuels/SourcesCarriers.html
  • "Veicoli a celle a combustibile". California Energy Commission. http://www.consumerenergycenter.org/transportation/fuelcell/index.html
  • "Deposito di carburante". Princton University. http://www.princeton.edu/~chm333/2002/spring/FuelCells/H_storage.shtml
  • "Come funzionano: celle a combustibile PEM". Fuel Economy.gov. http://www.fueleconomy.gov/feg/fcv_PEM.shtml
  • "Dati sull'idrogeno." Consumer Energy Council of America. 2003. http://www.cecarf.org/Programs/Fuels/Fuelfacts/HydrogenFacts.html
  • "Produzione e consegna di idrogeno". Laboratorio nazionale per le energie rinnovabili. 1 giugno 2007. http://www.nrel.gov/hydrogen/proj_production_delivery.html
  • "L'idrogeno è pericoloso?" Rocky Mountain Institute. http://www.rmi.org/sitepages/pid205.php
  • "Idruri metallici". Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti. 6 novembre 2006. http://www1.eere.energy.gov/hydrogenandfuelcells/storage/metal_hydrides.html
  • "Scene dall'inferno: Herb Morrison - Disastro di Hindenburg, 1937". Archivi nazionali. http://www.archives.gov/exhibits/eyewitness/html.php?section=5



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