L'idrogeno da energia rinnovabile come il solare può essere prodotto a zero emissioni. Lucas Coch / AAP

L'uso dell'idrogeno come combustibile pulito è un'idea il cui tempo potrebbe arrivare. Per l'Australia, produrre idrogeno è allettante: potrebbe creare una nuova redditizia industria domestica e aiutare il mondo a realizzare un futuro senza emissioni di carbonio.

I strategia nazionale sull'idrogeno rilasciato il mese scorso sostiene che l'Australia dovrebbe essere in prima linea nella corsa globale all'idrogeno. Guidata dallo scienziato capo Alan Finkel, la strategia adotta un approccio neutro dal punto di vista tecnologico, non favorendo alcun modo di produrre idrogeno "pulito".

Ma importa se l'idrogeno è prodotto da elettricità rinnovabile o combustibili fossili. Mentre la rotta dei combustibili fossili è attualmente più economica, potrebbe finire per emettere notevoli quantità di anidride carbonica.

Il dott. Finkel e il ministro dell'Energia Angus Taylor in vista di un incontro sulla strategia dell'idrogeno. RICHARD WAINWRIGHT / AAP

Non tutto l'idrogeno "pulito" è uguale

L'idrogeno può essere prodotto usando l'elettricità attraverso l'elettrolisi, che divide l'acqua in idrogeno e ossigeno. Quando si utilizza elettricità rinnovabile, ciò non produce anidride carbonica ed è noto come idrogeno verde.

L'idrogeno può anche essere prodotto da carbone o gas. Questo processo rilascia anidride carbonica. La maggior parte dell'idrogeno prodotto oggi viene prodotto in questo modo.

Alcuni - ma criticamente, non tutti - l'anidride carbonica da questo processo può essere intrappolata e immagazzinata in serbatoi sotterranei - un processo noto come cattura e stoccaggio del carbonio (CCS).

Ma CCS è tecnicamente complesso e costoso. Attualmente solo due impianti producono idrogeno da combustibili fossili: uno in Canada, con un biossido di carbonio tasso di acquisizione di 80%e uno negli Stati Uniti con un tasso di ritenzione più basso.

In Australia, l'unico progetto CCS su larga scala operativo è quello di Chevron Progetto Gorgon gas (non idrogeno) nell'Australia occidentale. Dopo un ritardo significativo e tre anni da quando il progetto ha iniziato a fornire gas, la cattura e lo stoccaggio del carbonio sono iniziati quest'anno.

Non sono garantiti alti tassi di cattura del carbonio

La strategia dell'idrogeno usa il termine "idrogeno pulito" per idrogeno prodotto da elettricità rinnovabile e da carbone o gas con cattura del carbonio. E ipotizza uno scenario "best case" in cui 90-95% di anidride carbonica viene catturato dai combustibili fossili.

Tali tariffe sono tecnicamente possibili, ma finora non sono state raggiunte. Tassi di acquisizione inferiori non vengono esaminati nella strategia.

Con i tassi di cattura 90-95%, l'idrogeno a base di carbone e gas è molto meno ad alta intensità di carbonio rispetto ai tradizionali usi di combustibili fossili. Ma un tasso di cattura di 60% significa che l'idrogeno dal carbone ha un'intensità di emissione simile alla combustione diretta di gas naturale.

Intensità di emissione di carburanti con e senza CCS. I numeri di idrogeno sono solo per la produzione; l'intensità delle emissioni è maggiore per l'idrogeno esportato. Fonte: calcoli degli autori, utilizzando i dati dell'Agenzia internazionale dell'energia e della US Energy Information Administration

La strategia nazionale non descrive un meccanismo per garantire il rispetto dei tassi di cattura nel migliore dei casi. La produzione di idrogeno potrebbe aumentare molto più rapidamente rispetto agli impianti necessari per catturare le emissioni, consentendo a grandi quantità di gas serra di entrare nell'atmosfera, come nel caso di Gorgon.

Un altro rischio è che la cattura del carbonio non sarà in grado di raggiungere i tassi migliori per ragioni tecniche o di costo.

Verso esportazioni a emissioni zero

Paesi come il Giappone, la Corea del Sud e la Germania stanno esplorando la possibilità di utilizzare l'idrogeno in vari modi, tra cui produzione di energia, trasporto, riscaldamento e processi industriali.

Alcuni futuri importatori potrebbero non preoccuparsi di come viene prodotto in modo pulito il nostro idrogeno, ma altri potrebbero.

Per illustrare il motivo per cui le esportazioni esenti da emissioni di carbonio sono importanti, abbiamo calcolato le emissioni se l'Australia producesse 12 milioni di tonnellate di idrogeno per esportazione all'anno, pari a circa il 30% delle nostre attuali esportazioni di gas naturale liquefatto e in linea con le stime di produzione nella strategia nazionale.

Richiederebbe all'incirca 37 milioni di tonnellate di gas naturale o 88 milioni di tonnellate di carbone. Se venisse catturato 90% di anidride carbonica, le emissioni di gas sarebbero pari al 1.9% delle attuali emissioni annuali di gas serra dell'Australia (2018) o 4.4% usando carbone.

Se venisse catturato solo l'60% dell'anidride carbonica, l'idrogeno da gas e carbone rappresenterebbe rispettivamente un ulteriore 7.8% e 17.9% delle attuali emissioni nazionali - rendendo molto più difficile per l'Australia raggiungere gli obiettivi di emissioni attuali e futuri.

Dove investire

Al momento, produrre idrogeno da combustibili fossili è più economico che da fonti rinnovabili, anche con la cattura e lo stoccaggio del carbonio.

L'Australia ha anche grandi e pronte riserve di carbone bruno nella Latrobe Valley del Victoria che non saranno utilizzate dal settore dell'energia in declino alimentato a carbone. Il carbonio catturato potrebbe essere immagazzinato nello Stretto di Bass. E le abbondanti riserve di gas della nazione potrebbero essere trasformate in idrogeno, in aggiunta o in sostituzione delle esportazioni di gas naturale liquefatto. Pertanto, non sorprende che la strategia nazionale abbia lasciato sul tavolo tutte le opzioni.

Un diagramma che mostra la miriade di potenziali usi dell'idrogeno. Strategia nazionale sull'idrogeno

Tuttavia, la creazione di impianti di produzione di idrogeno con cattura del carbonio significherebbe enormi spese per attrezzature con una durata molto lunga. Ciò è rischioso, poiché il capitale verrebbe sprecato se il mercato dell'idrogeno ad alta intensità di emissioni crollasse, attraverso atteggiamenti pubblici o un imperativo globale per passare a sistemi energetici a emissioni zero.

Il mondo è già lontano dal ritmo necessario per raggiungere i suoi obiettivi di riduzione delle emissioni e alla fine deve arrivare a zero-zero per prevenire i peggiori impatti dei cambiamenti climatici.

L'Australia dovrebbe investire in ricerca e sviluppo per rendere l'idrogeno verde più economico. Ciò richiede una riduzione del costo dell'elettrolisi e ulteriori riduzioni della produzione di energia rinnovabile su larga scala. Potrebbe portare a grandi benefici per il clima e la futura economia delle esportazioni australiane.

Riguardo agli Autori

Frank Jotzo, direttore, Centro per la politica climatica ed energetica, Australian National University; Fiona J Beck, ricercatrice senior, Australian National Universitye Thomas Longden, ricercatore, Australian National University

Questo articolo è ripubblicato da The Conversation sotto una licenza Creative Commons. Leggi il articolo originale.