Il ricercatore senior di 3M Andy Steinbach ha tenuto una polvere catalizzatrice che promette di sbloccare la produzione di idrogeno verde a basso costo. Credito:3M
Un materiale su cui 3M ha lavorato per decenni potrebbe essere la chiave per sbloccare una produzione conveniente di idrogeno verde, una fonte di combustibile rinnovabile promettente ma costosa.
Il prodotto, polvere di catalizzatore all'iridio supportato da nanostrutturati 3M, è stato presentato il mese scorso alla Settimana del clima di New York. La polvere viene utilizzata per separare le molecole di idrogeno dall'acqua con elettricità rinnovabile, un processo noto come elettrolisi.
Ogni 10 grammi di materiale può aiutare a produrre 10 tonnellate di idrogeno e prevenire 100 tonnellate di emissioni di carbonio, ha affermato Andy Steinbach, ricercatore senior di 3M. Riduce anche la quantità di iridio, un metallo raro e costoso che viene scambiato a $ 4.000 l'oncia, necessario per il processo di elettrolisi.
"C'è molta necessità di ridurre i costi di questi sistemi e pensiamo di aver trovato una soluzione davvero buona", ha affermato Steinbach. "Non è solo un'opportunità per 3M, ma soprattutto per affrontare il cambiamento climatico."
L'idrogeno verde è così chiamato perché è prodotto con energia rinnovabile e non emette carbonio quando viene bruciato come fonte di carburante, ma è molto costoso da produrre in questo modo e come tale è rimasto frustrantemente fuori portata.
"L'idrogeno verde ha tutte queste promesse, ma non è stato all'altezza", ha affermato Brian Ross, vicepresidente per le energie rinnovabili presso il Great Plains Institute. "I cambiamenti negli incentivi e nelle politiche... stanno creando un business case più sostenibile."
Il Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti ha l'obiettivo di ridurre i costi di produzione dell'idrogeno verde a $ 1 per chilogrammo entro la fine del decennio, almeno una riduzione dell'80%, il che lo renderebbe costoso o addirittura più economico dell'idrogeno prodotto in modo convenzionale. La legge sulla riduzione dell'inflazione approvata di recente prevede un credito d'imposta di $ 3 per chilogrammo che dovrebbe far ripartire la produzione di idrogeno verde.
"Ha funzionato con il solare e l'eolico", ha detto Ross a proposito degli incentivi del governo per l'energia pulita. "Vedremo sul mercato come si svilupperanno le diverse tecnologie."
La polvere catalizzatrice di 3M è ancora nelle prime fasi della commercializzazione e l'azienda con sede nel Minnesota sta collaborando con il Dipartimento dell'Energia per portarla sul mercato. A livello globale, l'idrogeno verde dovrebbe crescere di dieci volte fino a raggiungere un'industria da 4,3 miliardi di dollari entro il 2026, man mano che i produttori aumenteranno.
"C'è molto slancio in questo mercato", ha affermato Tim Yamaya, un imprenditore aziendale di 3M Ventures. "Possiamo risolvere alcuni di quei punti deboli che impediscono il ridimensionamento e produrlo proprio qui negli Stati Uniti."
La maggior parte dell'idrogeno utilizzato oggi è costituito da gas naturale (idrogeno "grigio"), diminuendo i suoi attributi ambientali positivi. L'idrogeno "blu" cerca di catturare le emissioni di carbonio quando è prodotto da gas naturale.
CenterPoint Energy e Xcel Energy, i maggiori fornitori di gas naturale del Minnesota, hanno lanciato progetti pilota di idrogeno verde che immettono il gas nei gasdotti esistenti insieme al gas naturale, sebbene le infrastrutture e gli apparecchi esistenti non siano in grado di gestire il passaggio al 100% di idrogeno.
"Questo carburante di alto valore e limitato deve davvero essere abbinato a quel 10-15% dell'economia che sarebbe molto difficile decarbonizzare altrimenti", ha affermato Margaret Cherne-Hendrick, senior lead per l'innovazione e l'impatto presso Fresh Energy.
Tali usi includono industrie ad alta intensità energetica come la produzione dell'acciaio, la produzione di ammoniaca per fertilizzanti e trasporti, o anche nella raffinazione stessa di combustibili fossili, dove viene utilizzata la maggior parte dell'idrogeno industriale.
L'Agenzia internazionale per l'energia stima che un'adozione ambiziosa potrebbe eliminare l'uso di 14 miliardi di metri cubi di gas naturale all'anno e 360.000 barili di petrolio al giorno entro il 2030.
"Dobbiamo stare molto attenti a dove abbiniamo l'idrogeno verde con gli usi finali in tutta l'economia e, quando possibile, dovremmo co-localizzare la produzione con il consumo", ha affermato Cherne-Hendrick. "È ancora ad alta intensità di risorse, con un elevato fabbisogno di acqua ed elettricità."
L'anno scorso ha visto la prima dimostrazione di acciaio prodotto utilizzando idrogeno verde e una flotta di treni che viaggiano con celle a idrogeno ha recentemente iniziato a operare in Germania.
"Come qualcuno che è stato in questo spazio per molto tempo, è incoraggiante vedere lo slancio", ha detto Steinbach.
L'invenzione alla base della polvere catalizzatrice è venuta dal lavoro di uno scienziato della 3M negli anni '80, ha detto Steinbach, e circa un decennio fa è stato scoperto il suo uso nell'elettrolisi.
Se la polvere può aiutare a ridurre sostanzialmente i costi dell'elettrolisi, l'idrogeno verde può continuare la sua scalata.
"Il costo è una delle barriere chiave", ha detto Steinbach. "Stiamo vedendo molti progressi fatti verso quella barriera". + Esplora ulteriormente
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