Gli sviluppatori statunitensi hanno in programma di espandere la produzione di idrogeno attraverso tecnologie che utilizzano l’elettricità, un primo segnale che la produzione di idrogeno potrebbe allontanarsi dall’attuale dipendenza dagli idrocarburi nei prossimi anni.
Secondo le informazioni raccolte dall’Agenzia per l’energia elettrica e il gas, gli impianti di elettrolisi che utilizzano l’elettricità per produrre idrogeno dall’acqua, se costruiti, espanderebbero la capacità attuale negli Stati Uniti da 116 megawatt (MW) a 4.524 MW. Registro del programma dell’idrogeno del Dipartimento dell’energia degli Stati Uniti.
Se tutti i progetti pianificati venissero realizzati, la produzione annuale di idrogeno statunitense mediante elettrolisi potrebbe ammontare a circa 0,72 milioni di tonnellate (MMmt), rispetto ai 10 milioni di idrogeno attualmente prodotti da combustibili fossili e come sottoprodotto di altre fonti industriali. Gli elettrolizzatori che soddisfano una soglia di bassa intensità di carbonio potrebbero beneficiare di una riduzione fiscale sulla produzione se gli sviluppatori inizieranno la costruzione prima del 2033.
L’idrogeno è un input fondamentale per la raffinazione del petrolio e la produzione di fertilizzanti e può anche essere utilizzato come combustibile immagazzinabile per la produzione di energia elettrica, per l’uso nelle turbine a gas a idrogeno o miscelato con gas naturale per l’uso nelle turbine a gas tradizionali. È l’elemento più semplice che si trova naturalmente sulla Terra ed è tradizionalmente separato dagli idrocarburi, come il gas naturale e il carbone, attraverso un processo noto come reforming del metano a vapore (SMR).
I 10 milioni di tonnellate di idrogeno prodotti ogni anno negli Stati Uniti sono quasi interamente forniti da SMR o prodotti come sottoprodotto di idrogeno ottenuto da un impianto chimico o da un altro impianto in cui l’idrogeno non è il prodotto primario. La US Energy Information Administration (EIA) stima che l’attuale capacità SMR negli Stati Uniti ammonti a 7,6 milioni di tonnellate di idrogeno all’anno.
Elettrolizzatori e reforming del metano a vapore (SMR)
Gli elettrolizzatori producono idrogeno attraverso l’elettrolisi, un processo che separa l’idrogeno dall’acqua utilizzando corrente elettrica, con l’ossigeno come unico sottoprodotto. Poiché gli SMR utilizzano idrocarburi come materia prima, i loro sottoprodotti includono monossido di carbonio e anidride carbonica, che devono essere catturati e sequestrati per ottenere emissioni nette pari a zero. L’idrogeno prodotto dagli elettrolizzatori è considerato a zero emissioni di carbonio se l’elettricità consumata è generata da risorse rinnovabili.
Secondo Agenzia internazionale per l’energia (IEA), attualmente vengono utilizzati a livello commerciale due tipi di tecnologie di elettrolisi che richiedono miglioramenti per rimanere competitive: la membrana a scambio protonico (PEM) e quella alcalina. Queste tecnologie variano a seconda dei costi di costruzione, dei tempi di avvio e dei materiali utilizzati per convertire l’elettricità in idrogeno. Indipendentemente dai materiali utilizzati, gli elettrolizzatori possono sfruttare l’elettricità generata da risorse rinnovabili.
Sebbene negli Stati Uniti siano previsti diversi progetti di elettrolizzatori, la tradizionale tecnologia SMR produce la maggior parte dell’idrogeno consumato commercialmente oggi negli Stati Uniti.
Il processo SMR applica vapore ad alta temperatura al metano e un catalizzatore per produrre idrogeno, monossido di carbonio e anidride carbonica. Gli impianti industriali e le raffinerie di petrolio utilizzano principalmente il gas naturale come fonte di metano per la produzione di idrogeno. Le unità SMR possono essere dotate di funzionalità di cattura e stoccaggio del carbonio (CCS) per ridurre l’impronta di carbonio della produzione di idrogeno immagazzinando l’anidride carbonica (CO2) nel sottosuolo. Questa tecnologia non è nuova; Dal 2013 l’impianto di fertilizzanti azotati Risorse di Coffeyvillein Oklahoma, cattura la CO2 creata dalla produzione di idrogeno e la consegna per un migliore recupero del petrolio.
