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Ci sono molti passaggi tra un'innovazione di laboratorio e un'applicazione nel mondo reale. E l'idrogeno verde potrebbe aver appena fatto i primi passi.
L'idrogeno verde ha molto da offrire. È un combustibile pulito che può non solo ridurre le emissioni di gas serra, ma creare una nuova industria di esportazione redditizia. Tuttavia, presenta alcune sfide significative che devono essere risolte prima che possa raggiungere il suo pieno potenziale.
Inserendo un tappo
Una delle principali sfide per l'idrogeno verde è lo stoccaggio. Se l'idrogeno dovesse essere immagazzinato e trasportato allo stesso modo del gas naturale, dovrebbe essere raffreddato e liquefatto. Ma mentre il gas naturale si liquefa a -161°C, l'idrogeno gassoso si liquefa a -253°C. Raffreddare qualcosa fino a quella temperatura richiede molta energia.
"In generale, lo stoccaggio dell'idrogeno non è ben compreso, non è scalabile e potenzialmente è una parte molto costosa della catena", afferma Alison Reeve, vicedirettore del programma per l'energia e il cambiamento climatico presso il Grattan Institute.
Tuttavia, una nuova ricerca della Deakin University potrebbe aver trovato una soluzione intelligente con la "fresatura a sfere".
La macinazione a sfere utilizza l'energia meccanica per guidare le reazioni chimiche. Il processo va più o meno così:
E voilà! Hai quella che è nota come una "reazione meccanica".
La reazione fa adsorbire i gas alla superficie del nitruro di boro attraverso legami chimici. In parole povere, la macinazione a sfere può potenzialmente immagazzinare idrogeno gassoso sotto forma di polvere solida, eliminando la necessità di liquefarlo.
"Questa è stata una scoperta accidentale. Quando il gas si è legato alla polvere, la pressione all'interno del bicchiere è scesa a zero. Abbiamo verificato la presenza di perdite nel bicchiere, ma non ne abbiamo trovate", afferma il dottor Srikanth Mateti, ricercatore capo della scoperta.
"Abbiamo ripetuto il processo 30 volte e ottenuto gli stessi risultati."
Srikanth ei suoi colleghi hanno pubblicato un documento di ricerca su come questa tecnica può separare i gas di idrocarburi (olefina e gas di paraffina) adsorbendone selettivamente solo uno. La cosa più interessante è che la fresatura a sfere offre un enorme risparmio energetico.
Con la tecnologia attuale, l'industria petrolchimica separa le miscele di gas di idrocarburi utilizzando un processo di distillazione criogenica ad alta intensità energetica. Questo processo rappresenta il 15% del consumo energetico globale.
Il processo è anche meno dispendioso dal punto di vista energetico rispetto alla liquefazione del gas idrogeno. Questo potrebbe potenzialmente risolvere un grave problema nella catena di approvvigionamento dell'idrogeno verde.
Mentre il documento di Srikanth è incentrato sull'uso della macinazione a sfere per separare il gas olefinico e paraffinico, lui e il suo team stanno attualmente lavorando su un documento per immagazzinare gas idrogeno. Il team di Srikanth possiede anche la proprietà intellettuale per la tecnologia per immagazzinare altri gas con la tecnica del mulino a sfere.
Tieni i tuoi cavalli
Lo studio di cui sopra della Deakin University è eccitante per gli appassionati di energia verde. Sfortunatamente, la macinazione delle palle non è il proiettile d'argento per risolvere i nostri problemi di carburante.
"Può volerci molto tempo prima che la ricerca passi dal laboratorio a quella industriale", afferma Alison.
"Il pannello solare più efficiente che puoi acquistare al momento ha un livello di efficienza raggiunto in laboratorio nel 1985."
"L'Australia ha la seconda più grande pipeline di progetti di idrogeno annunciati. Ci sono molti rendering 3D e siti Web, ma non abbiamo installato praticamente nulla. Semmai, siamo nel mezzo del gruppo in termini di produzione."
Ahia. Ma sicuramente non dobbiamo aspettare fino alla fine degli anni 2050 per vedere se la fresatura a sfere funzionerà su scala industriale?
Secondo Alison, è qui che il governo può intervenire.
Supporto del governo
"Il governo deve continuare a investire in demo e commercializzazione in fase iniziale di ricerca e sviluppo per continuare a ritirare materiale dal laboratorio e renderlo più disponibile."
La ricerca e lo sviluppo nella fase iniziale sono rischiosi, quindi la maggior parte degli investitori esita fino a quando le cose non saranno dimostrate, rendendo difficile l'accesso al capitale.
Tuttavia, il sostegno del governo può consentire lo sviluppo della ricerca fino a quando le difficoltà iniziali non saranno appianate.
I governi possono anche aiutare l'industria creando un "mercato pull-through". Dopotutto, puoi avere il più grande sistema di stoccaggio dell'idrogeno del mondo, ma sarà inutile se nessuno compra idrogeno.
Un buon esempio di governo che sostiene il pull-through del mercato è l'energia rinnovabile.
"Il governo australiano ha fornito molto sostegno per la generazione di energia rinnovabile come i parchi solari o eolici. Ma allo stesso tempo, il governo federale ha legiferato affinché i rivenditori di energia acquistino energia rinnovabile".
"È questa richiesta che sostiene progetti su larga scala. È poter andare in banca e dire "Ho cinque clienti che lo compreranno a questo prezzo per 5 anni".
Un esempio ancora più preveggente di una pipeline veloce da laboratorio al mercato sono i vaccini per COVID-19.
"I governi hanno detto alle aziende farmaceutiche 'prendi questo vaccino il prima possibile e ne comprerò 5 milioni di dosi'".
Quindi, mentre la ricerca come quella di Srikanth è vitale per un'industria dell'idrogeno verde, non può avvenire nel vuoto. Ha bisogno del sostegno del governo per prosperare. + Esplora ulteriormente
Questo articolo è apparso per la prima volta su Particle, un sito Web di notizie scientifiche con sede a Scitech, Perth, Australia. Leggi l'articolo originale.
