Il metodo made in Italy per produrre Idrogeno

Da molti anni, ormai, sentiamo parlare di un futuro energetico incentrato sull’idrogeno. Molti, parlano di questo possibile combustibile addirittura speculando su un passaggio dall’era del petrolio a quella dell’idrogeno. Come tutti sappiamo, questa soluzione potrebbe essere utilizzata in tantissimi settori. Anche se il più noto, e lasciatemi dire su cui tante leggende sono state create, è quello delle macchine alimentate a idrogeno, questo elemento potrebbe servire per produrre corrente elettrica ed energia nei più svariati settori industriali, consentendo, finalmente, di mettere da parte i fortemente inquinanti idrocarburi ma, soprattutto, l’economia basata su questi oli che non ha fatto altro che creare centri di potere, in primis, e guerre per l’appropriazione e lo sfruttamento dei giacimenti sparsi per il mondo.

Perché, ancora oggi, visto che molti parlano di una panacea di tutti i mali, non utilizziamo l’idrogeno?

Come sapete, molti parlano di poteri forti in grado di bloccare lo sviluppo di queste tecnologie per puri fini economici. Da un lato, queste affermazioni sono corrette. Non voglio nascondermi dietro un dito e dire che viviamo in un mondo ideale. Come tutti sanno, i soldi fanno andare l’acqua in salita ma, soprattutto, decidono dove l’acqua deve passare e dove no. Questo lato economico-oscuro non è però materia del nostro blog. Quello su cui invece vorrei spingere tutti a ragionare è il discorso prettamente energetico e ambientale dell’idrogeno.

Anche molti tra i cosiddetti esperti dell’energia, un po’ per secondi fini ma, mi dispiace dirlo, a volte anche per ignoranza, quando parlano di fonti alternative, dunque non solo idrogeno, dimenticano sempre di prendere in considerazione l’intera filiera del settore che non comprende solo l’utilizzo della risorsa ma anche la sua estrazione o eventuale produzione, stoccaggio, distribuzione, ecc.

Che cosa intendo con questo?

Facciamo un esempio pratico ma inventato. Immaginate di trovare una nuova fonte energetica che possa essere utilizzata per alimentare le automobili. Questa risorsa rende la vostra macchina assolutamente non inquinante e costa 1/10 della benzina. Bene, annunciate la vostra scoperta su internet e immediatamente si formerà un esercito di internauti pronti a parlare della vostra genialata e del fatto che la ricerca, insieme con qualche burocrate in giacca, cravatta e occhiali scuri, vi sta ostacolando. Scommetto che questa storiella ve ne ricorda tante altre sentite in questi anni. Dov’è il problema? Semplice, anche se il nostro carburante costa poco e non inquina, come si produce? Dove si estrae? Se per produrre questo carburante dovete utilizzare carbone, oli o elementi chimici che produrrebbero un effetto sull’atmosfera peggiore di quella dell’uso del petrolio, la vostra invenzione sarebbe ancora molto conveniente? Direi proprio di no.

Bene, questo è quello che vorrei far capire. Ogni qual volta si parla di qualcosa legato all’energia e all’inquinamento, dovete sempre mettere in conto tutti gli aspetti legati a quella determinata risorsa. Esempio pratico? I pannelli solari producono energia dalla fonte rinnovabile per eccellenza, il Sole. Nessuno però vi racconta mai dei costi di produzione dei pannelli o, soprattutto, di quelli di smaltimento dei pannelli ormai esausti. Tenendo conto di questi fattori, si deve ridimensionare molto il vantaggio ottenuto con l’uso di pannelli commerciali. Per carità, non voglio dire che questa soluzione debba essere scartata. Il mio pensiero vuole solo mostrare gli altri aspetti che spesso, soprattutto tra i sostenitori di una tecnologia, vengono completamente taciuti.

Perdonate questa mia lunga introduzione, ma quanto detto è, a mio avviso, importante per inquadrare al meglio la situazione.

Tornando ora al discorso idrogeno, come forse avrete letto, un team di ricercatori del CNR, per essere precisi della sezione di Firenze, ha trovato un nuovo processo di produzione dell’idrogeno che riesce a sfruttare i cosiddetti oli rinnovabili.

Perché è così interessante questa notizia? Alla luce di quanto detto sopra, ad oggi, esistono due modi principali di produzione dell’idrogeno, entrambi con criticità molto importanti. Il primo metodo di produzione consiste nell’estrazione dell’idrogeno dal metano. Per poter avviare il processo è però necessario ossigenare l’ambiente. In questo caso, la produzione di idrogeno è accompagnata da quella di anidride carbonica. Risultato? La produzione di CO2, come è noto, è da evitare per le conseguenze sull’ambiente. Vedete come le considerazioni iniziali ci consentono di fare ora un’analisi critica dell’intero processo?

Il secondo metodo possibile per la produzione dell’idrogeno è semplicemente basato sull’elettrolisi dell’acqua, cioè nella scomposizione di questa fonte nota e ampiamente disponibile in idrogeno e ossigeno. Quale sarebbe ora il rovescio della medaglia? Per fare l’elettrolisi dell’acqua occorre fornire molta energia, energia che deve ovviamente essere messa in conto quando si calcola il rendimento della risorsa. Esempio pratico, se per innescare l’elettrolisi utilizzate energia prodotta da fonti rinnovabili, questo contributo inquinante deve essere contabilizzato e l’idrogeno non è più così pulito. Oltre al problema del costo energetico di produzione, nel caso dell’elettrolisi si deve considerare anche il fattore sicurezza. Idrogeno e ossigeno vengono prodotti ad alte pressioni. Se, per puro caso, i due elementi vengono in contatto tra loro, si crea una miscela fortemente esplosiva.

Alla luce di quanto detto, credo che ora sia più chiaro a tutti il perché, escluso il discorso economico legato al petrolio, ancora oggi la futuribile economia dell’idrogeno ancora stenta a decollare.

Bene, quale sarebbe allora questo metodo made in Italy che i ricercatori del CNR hanno inventato? Come anticipato, questo sistema di produzione sfrutta gli alcoli rinnovabili. Credo che tutti abbiamo bene in mente cosa sia un alcol, perché però parliamo di rinnovabili? Detto molto semplicemente, si tratta degli alcoli, glicerolo, metanolo, ecc., prodotti dalle biomasse, quindi sfruttabili, rinnovabili e anche assolutamente diffuse.

Come funziona questo metodo?

Come noto alla chimica, rompere la molecola d’acqua in presenza di alcoli richiede molta meno energia rispetto a quella necessaria in presenza di sola acqua. Nessuno però, fino ad oggi, aveva pensato di sfruttare questa evidenza per la produzione di idrogeno. La vera innovazione di questo processo è nell’aggiunta di elettrodi nanostrutturati ricoperti di palladio che fungono da catalizzatori per il processo e raccolgono l’idrogeno prodotto nella reazione. A questo punto, immergendo gli elettrodi in una soluzione acquosa di alcoli è possibile rompere la molecola di acqua producendo idrogeno, evitando la formazione di ossigeno libero e, soprattutto, risparmiando il 60% dell’energia rispetto all’elettrolisi.

Come annunciato anche dagli stessi ricercatori, questo sistema potrà servire in un primo momento per la produzione di batterie portatili in grado di fornire energia in luoghi isolati e, a seguito di ulteriori ricerche e perfezionamenti, potrà essere sfruttato anche per la realizzazione di generatori da qualche KWh fino a potenze più alte.

Apro e chiudo parentesi, non per essere polemico ma per mostrare l’ambito nel quale molto spesso le ricerche si svolgono. Il gruppo di ricerca è riuscito a trovare i finanziamenti per i suoi studi perché al progetto hanno partecipato alcuni enti privati finanziatori, tra cui il credito cooperativo di Firenze.

Solo per concludere, e giusto per ricalcare nuovamente il fatto che la ricerca non si è dimenticata dell’idrogeno, anche a livello governativo, nelle direttive per l’obiettivo 2020 è stato imposto un target di 45KWh per la produzione di 1 Kg di idrogeno. Obiettivo considerato futuribile fino ad oggi ma che richiedeva ricerca aggiuntiva sui sistemi di produzione. Bene, il metodo inventato dal CNR richiede soltanto 18.5KWh per produrre 1 Kg di idrogeno. Direi che questo rende sicuramente il processo economicamente vantaggioso e apre finalmente le porte a un utilizzo, che sarà sempre e comunque graduale, di questa risorsa nella vita di tutti i giorni.

 

”Psicosi 2012. Le risposte della scienza”, un libro di divulgazione della scienza accessibile a tutti e scritto per tutti. Matteo Martini, Armando Curcio Editore.

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Una riflessione sulle sigarette

Un affezionato lettore del blog, mi ha lasciato un commento molto interessante nella sezione:

– Hai domande o dubbi?

La richiesta e’ apparentemente semplice: visto che molte persone sono in ansia per la fine del mondo, perche’ non parlare invece di quanti fumatori ci sono e, invece di preoccuparsi dei danni che si arrecano, si preoccupano di pseudo-profezie?

Ora, come detto, questa e’ una domanda lecita, apparentemente molto semplice, ma che mi ha portato a fare una riflessione diversa. Per prima cosa, tutti, anche i fumatori, sanno bene quanto siano dannose le sigarette e del danno che arrecano alla loro salute. Dico questo da “esperto” del settore, dal momento che anche io appartengo alla categoria dei fumatori. Con questo, non voglio certo sminuire i problemi di salute apportati dal fumo. Nessuno dira’ mai che fumare fa bene, magari troverete qualcuno che si giustifica dicendo che l’aria che respiriamo e’ piu’ inquinata e dannosa, ecc. Personalmente la trovo una giustificazione debole. E’ come dire “stanno per spararmi in testa” per evitare questo “mi taglio le vene”. Forse l’esempio e’ un po’ forte, ma fa comprendere l’assurdita’ di affermazioni di questo tipo.

Detto questo, non direi nulla di nuovo parlando dei danni del fumo, ma, come anticipato, la richiesta fatta mi ha spinto a fare una riflessione diversa e legata, tema che spesso trattiamo, invece all’inquinamento dovuto alle sigarette.

In particolare, vorrei concentrare il discorso su due aspetti, in primis sul contributo all’inquinamento dell’aria dovuto al fumo ma anche sul danno ambientale dovuto ai mozziconi, cioe’ a quelli che chiamiamo comunemente “cicche”.

Partendo dall’inquinamento dell’aria, non e’ semplice ottenere un quadro completo della cosa. Molto spesso, quando si fa questo tipo di ricerca, si trovano due filoni opposti, i fondamentalisti anti-fumo e i fumatori. Come potete immaginare, i primi vedono il fumo come un male supremo causa di ogni possibile forma di inquinamento, i secondi invece tendono a sminuire del tutto gli effetti da loro stessi apportati all’ambiente.

In questo articolo, cerchero’ di mantenere un profilo super partes cercando di fare considerazioni oggettive basate, ovviamente, su dati scientifici ma soprattutto cercando di fare un po’ di chiarezza nelle tante ipotesi opposte che si trovano in rete.

Come tutti sanno, il fumo di sigaretta contiene circa 4000 sostanze, di cui circa 3500 considerate tossiche, cancerogene o irritanti. In questo mix entrano ovviamente la nicotina, il catrame, tantissimi metalli pesanti, piccole concentrazioni di polonio assorbito dalle radici del tabacco ma anche moltissimi additivi chimici, diversi da marca a marca, aggiunti per dare alle sigarette un sapore personalizzato e unico.

Quando si parla di inquinamento dell’aria, molto spesso si tende a calcare la mano non distinguendo tra inquinamento all’interno di luoghi chiusi o all’aperto. Tutta la comunita’ scientifica e’ d’accordo infatti che il fumo rappresenta uno degli inquinanti maggiori e potenzialmente pericolosi all’interno delle nostre case. Importante contributo a questo effetto viene ovviamente dallo scarso ricambio d’aria delle stanze che fa aumentare notevolmente la concentrazione di inquinanti nell’aria.

Una ricerca molto interessante in questo senso e’ stata fatta dall’Istituto dei Tumori di Milano che ha provato a confrontare l’inquinamento dovuto al fumo di sigaretta con quello di un motore a combustione. Per questo confronto, in un ambiente chiuso, si e’ confrontato l’apporto di polveri sottili dovuto ad una sigaretta fumata con quello di una Harley Davidson tenuta accesa per lo stesso tempo. Bene, la ricerca ha evidenziato che le polveri sottili prodotte dalla moto erano tre volte inferiori a quelle della sigaretta.

Il risultato di questa ricerca ci fa capire quanto alto sia l’inquinamento all’interno degli ambienti chiusi dovuto al fumo. Attenzione pero’, questo risultato va contestualizzato nell’ambiente in cui e’ stato realizzato. Come detto, stiamo parlando di ambienti chiusi e senza ricambio d’aria. E’ assolutamente sbagliato pensare che i fumatori siano la causa principale di inquinamento delle nostre citta’, scagionando i motori a combustione. Dico questo perche’, in alcuni casi, il risultato ottenuto viene utilizzato in modo sbagliato puntando il dito contro i fumatori piuttosto che contro i veicoli. Nelle nostre strade, oltre alle moto, ci sono automobili, camion, in un numero sicuramente molto alto e con motori che vano da euro 2 a euro 4, almeno nelle citta’ in cui e’ fatto divieto di circolazione per le euro 0 e 1, tenuti accesi per un tempo molto piu’ lungo di quello di una sigaretta. Inoltre, se parliamo di inquinamento dell’aria, oltre alle polveri sottili, dobbiamo puntare il dito contro i gas serra, il riscaldamento degli strati piu’ bassi che favosriscono l’ozono a bassa quota, ecc. Tutti parametri a cui le sigarette non contribuiscono.

Come anticipato, non voglio scagionare le sigarette. Il risultato dimostra quanto sia alto l’inquinamento indoor ma assolutamente non va utilizzato per dimostrare che l’inquinamento dei motori a combustione sia non determinante. Inoltre, quando si pensa all’inquinamento delle nostre case, non dobbiamo mai dimenticare i possibili danni arrecati anche ai non fumatori a causa del fumo passivo.

Molto poco dibattuto e’ invece il discorso dei mozziconi. Vi invito prima di tutto a fare una riflessione: in Italia, ci sono circa 15 milioni di fumatori. Supponendo che ognuno di loro fumi, in media, 15 sigarette al giorno, ci sono piu’ di 82 miliardi di mozziconi da smaltire ogni anno. Molto spesso, anche se come visto prima e’ preferibile, la maggior parte di queste sigarette verranno fumate all’aperto e, dunque, in larga percentuale, i mozziconi saranno abbandonati nell’ambiente. Se rapportiamo il discorso a livello mondiale, ci rendiamo conto di quanto importante sia questo rifiuto.

Ora, dal punto di vista tecnico, i filtri delle sigarette sono fatti con fibre di  acetato di cellulosa incollate con glicerolo triacetato. Nonostante i nomi chimici terrificanti, non sono sostanze pericolose. Attenzione pero’, i filtri delle sigarette non sono biodegradabili. Anche su questo punto, trovate ricerche molto controverse. Gli ambientalisti parlano di dissolvimento nell’ambiente con periodi tra 7 e 12 anni, le compagnie produttrici, che dispongono di laboratori molto sofisticati per valutare i loro prodotti, parlano di tempi compresi tra 1 e 3 anni. Anche se i numeri sono in disaccordo, e’ necessario fare una considerazione aggiuntiva, quando si parla di “dissolvimento nell’ambiente” non si parla di degradabilita’, bensi di riduzione in nanoparticelle. Questo solo per specificare che, come anticipato, i filtri non sono biodegradabili.

Facciamo una considerazione aggiuntiva: questi discorsi, per quanto importanti, riguardano i filtri nella loro composizione. Un fumatore che butta una cicca, disperde nell’ambiente un prodotto che, per sua stessa definizione, ha trattenuto sostanze chimiche. Questo e’ il vero punto su cui ragionare quando si parla di inquinamento.

Come detto in precedenza, ci sono migliaia di sostanze contenute nel fumo di sigaretta. Fare una stima di tutte sarebbe molto difficile e dispendioso. Nonostante questo, prendiamo il veleno piu’ conosciuto contenuto nelle sigarette, la nicotina,  e facciamo qualche semplice calcolo. In media, una sigaretta contiene 15 mg di nicotina. Di questi, circa 1/3 rimane nel filtro, dunque circa 5 mg per mozzicone. Poiche’ prima parlavamo di 82 miliardi di mozziconi all’anno in Italia, ci saranno piu’ di 400 tonnellate di nicotina che, potenzialmente, possono raggiungere l’ambiente. Senza ovviamente considerare tutte le altre sostanze, in quantita’ minore, ma, in alcuni casi, molto piu’ tossiche.

Da questi pochi numeri si capisce bene l’entita’ del fenomeno. Inoltre, dobbiamo considerare che il fenomeno dell’abbandono delle cicche e’ altissimo nelle spiagge, dove, se non gettato direttamente, puo’ facilmente raggiungere il mare. Vista l’alta concentrazione di sostanze inquinanti e la massa relativamente piccola di molte specie marine costiere, ciascun mozzicone puo’, potenzialmente, uccidere un pesce, una tartaruga o altre specie viventi, oltre a diluire inquinanti in mare.

Ora, vorrei spezzare una lancia, seppur minima, nei confronti dei fumatori. In moltissimi casi, e non solo in Italia, gli stabilimenti balneari non sono attrezzati con posacenere sotto l’ombrellone. Ovviamente questo non giustifica il fumatore dal gettare la cicca in mare o seppellirla nella sabbia, ma sicuramente avere un contenitore apposito ridurrebbe molto il problema. In molti stati europei, ed in rari casi italiani, alcuni stabilimenti si stanno attrezzando fornendo ai clienti piccoli posacenere portatili, richiudibili e ignifughi. Esattamente lo stesso discorso vale per le nostre strade. Molto semplicemente, basterebbe attrezzare i secchi della spazzatura con appositi contenitori per le cicche. In questo caso, sarebbe allora giustificato prevedere serie sanzioni per chi getta mozziconi a terra, come avviene in molti stati europei. Certo, molto spesso, nelle nostre strade non troviamo nemmeno secchi per la spazzatura, figuriamoci porta-cicche, ma questo e’ un discorso che va ben oltre quello che stiamo trattando.

Per concludere, vi correi parlare anche di un’iniziativa molto importante che e’ stata lanciata in alcuni paesi da una compagnia chiamata TerraCycle. L’iniziativa, chiamata appunto “No Butts”, prevede la raccolta dei mozziconi delle sigarette per riciclarli industrialmente. Questi scarti possono infatti avere una seconda vita differenziando le parti che li compongono. Il tabacco e la carta possono essere utilizzati per produrre compost, mentre i filtri possono essere utilizzati, dopo averli fusi e trasformati in polimeri, per produrre sedie, tavoli e altri prodotti in plastica. Tra l’altro, la TerraCycle prevede la spedizione dei mozziconi raccolti direttamente a loro spese. Il progetto No Butts e’ stato lanciato inizialmente negli Stati Uniti e ora si pensa di estenderlo anche ad alcuni paesi europei, per il momento non ancora in Italia.

Concludendo, il fumo di sigaretta sicuramente rappresenta la principale fonte di inquinamento negli ambienti chiusi per via delle sostanze inquinanti rilasciate, pericolose non solo per i fumatori. Confrontare invece il contributo delle sigarette con quello dei motori a combustione, e’ azzardato e rischia di distrarre l’opinione pubblica dal problema degli inquinanti rilasciati soprattutto nei centri abitati. Notevole fonte di inquinamento, dovuto anche ai grandi numeri coinvolti, e’ dovuto ai mozziconi, specie se rilasciati nell’ambiente. Come visto, sia le sostanze inquinanti che il materiale stesso di cui sono costituiti i filtri, rappresentano un problema ambientale notevole e assolutamente non trascurabile. Iniziative volte al riciclo di questi inquinanti sono senza dubbio lodevoli e vanno incoraggiate ed esportate in tutto il mondo.

 

”Psicosi 2012. Le risposte della scienza”, un libro di divulgazione della scienza accessibile a tutti e scritto per tutti. Matteo Martini, Armando Curcio Editore.