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Produrre idrogeno partendo dall’acqua di mare è un’idea che sulla carta convince quasi chiunque. La materia prima è praticamente inesauribile e non c’è bisogno di attingere all’acqua dolce, una risorsa che conviene tenere da parte per altri usi. In Cina un gruppo di ricercatori ha costruito un impianto che dal mare ricava idrogeno e acqua dolce, con un approccio diverso da quello tentato finora. Il motivo per cui questa strada non viene già percorsa ovunque e da anni è piuttosto semplice. Il mare non è fatto solo di acqua, e quello che contiene complica parecchio le cose.
Perché l’acqua marina mette in crisi l’elettrolisi
Il cuore del problema sta nell’elettrolisi, il processo che usa l’elettricità per separare l’acqua nei suoi componenti e ottenere idrogeno. Con l’acqua dolce funziona bene, con quella salata molto meno. Sali e minerali disciolti rendono tutto più difficile e alcuni elementi in particolare creano guai seri. Cloruri, calcio e magnesio possono corrodere gli elettrodi oppure depositarsi sulle loro superfici, e in entrambi i casi l’efficienza cala in fretta. Un impianto che perde rendimento dopo poco tempo non è certo una soluzione su cui puntare per una produzione continua.
Ecco perché l’idea di sfruttare direttamente il mare, per quanto affascinante, si è sempre scontrata con limiti pratici difficili da superare. Bisognava trovare un modo per aggirare il problema dei sali senza aggiungere costi energetici che avrebbero reso l’operazione poco sensata.
La soluzione cinese che recupera il calore sprecato
Un gruppo del Dalian Institute of Chemical Physics dell’Accademia Cinese delle Scienze ha scelto di affrontare la questione da un’altra prospettiva. Invece di elettrolizzare direttamente l’acqua marina, il nuovo impianto da 250 kW la desalinizza prima, e lo fa usando proprio l’energia che di solito andrebbe persa durante la produzione dell’idrogeno. Un dettaglio che cambia parecchio i conti.
Per capire il meccanismo bisogna guardare a come lavora un elettrolizzatore alcalino. Questo tipo di apparecchio opera a temperature comprese tra 80 e 90 °C e può disperdere sotto forma di calore circa il 30% dell’elettricità che consuma. Una fetta tutt’altro che trascurabile, che normalmente se ne va senza produrre alcun beneficio.
Nel sistema messo a punto dai ricercatori cinesi quel calore di scarto viene invece convogliato verso una torre di distillazione sotto vuoto. Abbassando la pressione l’acqua marina riesce a evaporare già tra 40 e 50 °C, quindi a temperature che il calore residuo dell’elettrolizzatore è in grado di raggiungere senza difficoltà. Il vapore viene poi condensato e da qui si ottiene acqua dolce, in parte rimandata all’elettrolizzatore stesso per alimentare il processo. In pratica l’impianto si procura da solo l’acqua pulita di cui ha bisogno, aggirando il problema dei sali alla radice.
I numeri dell’impianto da 250 kW
Il vantaggio si misura soprattutto sul fronte dell’efficienza. Rispetto a un impianto alcalino tradizionale, il nuovo sistema garantisce un miglioramento del 14,4% nell’utilizzo dell’elettricità. Considerando che l’energia è una delle voci più pesanti nella produzione di idrogeno, recuperare una parte di quello che prima veniva disperso significa ottenere di più a parità di consumi.
Anche la resa complessiva è interessante. Secondo i ricercatori, l’unità può produrre ogni anno circa 380.000 metri cubi standard di idrogeno con una purezza del 99,99%. A questo si aggiungono 256 tonnellate di acqua dolce ricavate dal mare nello stesso arco di tempo, una parte delle quali torna nel ciclo produttivo.
Il progetto mostra come il calore generato dall’elettrolisi, finora considerato un semplice spreco, possa diventare una risorsa utile per trattare l’acqua di mare. Nelle intenzioni del gruppo di Dalian lo stesso approccio dovrebbe permettere di ricavare dal mare, oltre a idrogeno e acqua dolce, anche uranio.
Fonte: TecnoAndroid
