Sviluppato un sistema innovativo per produrre idrogeno pulito e a basso costo

Ricerca finanziata dal progetto ‘Firenze Hydrolab-2’ dell’Ente Cassa di Risparmio di Firenze

Produrre idrogeno in maniera pulita, sicura e a basso costo, a partire da soluzioni di alcoli rinnovabili: è il risultato raggiunto dal team dell’Istituto di Chimica dei Composti Organometallici del Consiglio Nazionale delle Ricerche (ICCOM-CNR) di Firenze diretto da Francesco Vizza e pubblicato sulla rivista ‘Nature Communications’. La ricerca è stata finanziata dal progetto “Firenze Hydrolab-2” dell’Ente Cassa di Risparmio di Firenze e dal progetto europeo “Decore” le cui unità di ricerca sono coordinate rispettivamente dal Dr. Francesco Vizza e da Alessandro Lavacchi (nella foto rispettivamente il primo a sinistra e l’ultimo a destra).

Comunemente l’idrogeno, vettore energetico potenzialmente capace di risolvere la nostra dipendenza dalle fonti fossili, si ottiene dal metano attraverso un processo che produce CO2 e che quindi alimenta l’accumulo di questo gas serra in atmosfera. Un’alternativa pulita ed accettabile per l’ambiente sarebbe quella di ottenere idrogeno per elettrolisi dell’acqua. Questo processo, ad emissioni zero, consiste nella scomposizione dell’acqua in ossigeno ed idrogeno, un processo ben noto che ha tuttavia costi energetici elevati e pone seri problemi di sicurezza poiché, producendo idrogeno ad alta pressione, può generare miscele esplosive se mescolato all’ossigeno.

‘’La novità dello studio -afferma Francesco Vizza – riguarda la messa a punto di un elettrolizzatore capace di produrre idrogeno, ma non ossigeno, a partire da soluzioni acquose di alcoli rinnovabili (etanolo, glicerolo o altri alcoli superiori estratti da biomasse), con un risparmio energetico fino al 60% rispetto all’elettrolisi dell’acqua’’.

La chiave di volta dell’esperimento fiorentino sta nell’impiego di elettrodi nanostrutturati che rappresentano la parte vitale delle celle elettrolitiche di nuova generazione. Si tratta di elettrocatalizzatori anodici costituiti da nanoparticelle di palladio depositate su strutture tridimensionali nanotubulari di biossido di titanio, preparate dai ricercatori CNR che collaborano con Vizza a questo progetto. Grazie a questi catalizzatori nanostrutturati è possibile realizzare elettrolizzatori capaci di produrre idrogeno da soluzioni acquose di alcoli, anche derivati da biomasse, consumando 18,5 kWh per un kg di idrogeno prodotto. Un risparmio energetico importante se confrontato con i 45 KWh richiesti per generare lo stesso kg di idrogeno da sola acqua. Questo risultato supera già abbondantemente le raccomandazioni del DOE, il ben noto Dipartimento dell’Energia statunitense, riguardo al consumo di energia elettrica per kg di idrogeno prodotto.

Molteplici potrebbero essere le potenziali ricadute tecnologiche della ricerca sviluppata a Firenze.

“L’idrogeno pulito e a basso costo energetico, opportunamente immagazzinato –spiega a sua volta Lavacchi – 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 di nostra invenzione permettere di ottenere, a partire da alcoli rinnovabili, composti ad alto valore aggiunto, utili sia per l’industria cosmetica e tessile (derivati del glicerolo e del glicole etilenico), per quella alimentare (acetato da bioetanolo) e per la produzione di plastiche biodegradabili (acido lattico da propandiolo), prodotti di largo impiego che sono attualmente ottenuti solo mediante processi industriali ad alto costo e bassa compatibilità ambientale”.

Il Progetto “Firenze Hydrolab-2”, a cui si deve larga parte del finanziamento che ha reso possibile lo sviluppo della ricerca pubblicata dal CNR fiorentino, è un progetto dell’Ente Cassa di Risparmio di Firenze che aggrega alcuni tra i migliori ricercatori fiorentini, del CNR, dell’Università e del LENS che, nel Polo scientifico di Sesto Fiorentino, conducono ricerche di eccellenza sull’intera filiera delle tecnologie legate all’ idrogeno. Maurizio Peruzzini, Direttore di ICCOM CNR e responsabile del progetto finanziato da ECRF (al centro nella foto), afferma che Hydrolab ‘’rappresenta una storia di successo che dimostra chiaramente l’importanza che gli investimenti della Fondazione possono avere per stimolare il raggiungimento ed il mantenimento di posizioni di eccellenza in discipline di frontiera quali quelle legate alle tecnologie dell’idrogeno’’.