AquaOil srls
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AquaOil
IMPIANTO NON ELETTROLITICO PER LA PRODUZIONE DI IDROGENO VERDE DALL’ACQUA
una tecnologia innovativa basata sull’impiego del plasma freddo
L’idrogeno applicazioni attuali e sviluppo
L'idrogeno è un elemento chiave nella transizione verso un'energia più sostenibile.
Sono diversi i settori interessati agli usi finali dell’idrogeno.
Mobilità (marittima, ferroviaria, macchine movimentazione materiali, bus e mezzi pesanti, mobilità leggera con celle a combustibile e veicoli leggeri per trasporto merci)
Industria (come alternativa ai combustibili tradizionali per le sue basse emissioni; nella sintesi dei prodotti chimici, ad esempio ammoniaca e metanolo; nella raffinazione del petrolio; nei processi di idrogenazione per idrocarburi per aumentare il numero di ottani e quindi per un maggiore valore aggiunto; nella riduzione diretta di minerali ferrosi per la produzione di acciaio; come combustibile per processi industriali ad alta temperatura, ad esempio nei forni di trattamento per acciaio, ceramica e vetro).
Residenziale (per la generazione di energia termica invernale).
Infrastrutturale (nella distribuzione dell’energia nel settore delle reti gas).
Il mercato dell'idrogeno è in rapida espansione, con numerosi investimenti in ricerca e sviluppo per migliorare l'efficienza e ridurre i costi di produzione.
In futuro, l'idrogeno potrebbe diventare una componente fondamentale di un'economia a basse emissioni di carbonio, trasformando non solo il settore energetico, ma anche il modo in cui produciamo e utilizziamo l'energia in generale.
Vi sono alcuni fattori positivi e vantaggiosi per l'utilizzo dell'idrogeno come vettore energetico.
Ad esempio, l'elevata densità energetica per unità di massa e l'assenza di emissioni di anidride carbonica o di emissioni climalteranti e inquinanti. Oppure la possibilità di immagazzinare l'idrogeno in diverse forme, come liquido, gassoso o solido e liquido (con idruri metallici e liquidi organici). E la possibilità, poi, di sfruttare le infrastrutture esistenti per il trasporto e la distribuzione, con costi d'ordine inferiori a quelli delle linee elettriche per la stessa quantità di energia trasportata. Senza contare i tempi di ricarica più brevi per i veicoli a celle a combustione rispetto a quelli necessari per i veicoli a batteria, oltre a una maggiore autonomia.
Tecnologie attuali
Ad oggi oltre il 95% dell'idrogeno è prodotto da fonti fossili, principalmente attraverso lo “Steam Reforming” del gas naturale (metano), che comporta l'emissione di anidride carbonica sviluppata dal processo.
Le attuali tecnologie di produzione dell'idrogeno si distinguono per caratteristiche, efficienza e limiti ambientali ed economici.
Reforming del gas naturale: Questo metodo, che utilizza metano e vapore ad alta temperatura, è il più comune e ha un'efficienza di circa il 65-75%. Tuttavia, emette una quantità significativa di CO2, contribuendo al cambiamento climatico. È relativamente economico, ma la dipendenza dai combustibili fossili rappresenta un limite ambientale significativo.
Elettrolisi dell'acqua: Questo processo utilizza elettricità per scindere l'acqua in idrogeno e ossigeno, con un'efficienza del 60-70%. Se l'elettricità proviene da fonti rinnovabili, l'idrogeno prodotto è "verde" e ha un impatto ambientale molto basso. Il principale limite è il costo elevato, dovuto alla necessità di elettricità rinnovabile e all'inefficienza relativa del processo.
Gassificazione del carbone o della biomassa: Questo metodo converte materiali carboniosi in idrogeno con un'efficienza del 45-55%. Può essere migliorato con la cattura e lo stoccaggio del carbonio (CCS), riducendo le emissioni di CO2. Tuttavia, è un processo costoso e complesso, con un impatto ambientale significativo se il CCS non viene implementato efficacemente.
Produzione biologica: Utilizza microbi per produrre idrogeno attraverso processi naturali. Questa tecnologia è ancora in fase sperimentale e ha un'efficienza variabile ma generalmente bassa. I costi di ricerca e sviluppo sono alti, e la scala di produzione attualmente è limitata.
Cracking termico degli idrocarburi: Questo processo scompone le molecole degli idrocarburi in idrogeno e altri composti a elevate temperature. Ha un'efficienza del 50-60% e, sebbene meno comune, presenta un costo energetico elevato e produce emissioni significative di CO2.
In sintesi, mentre il reforming del gas naturale è il metodo più economico e diffuso, l'elettrolisi rappresenta l'opzione più sostenibile a lungo termine, nonostante i suoi alti costi. Le altre tecnologie, come la gassificazione e la produzione biologica, offrono potenziali soluzioni innovative, ma richiedono ulteriori sviluppi per diventare economicamente e ambientalmente sostenibili.
L’innovazione
Si tratta di un nuovo processo tecnologico idrodinamico che consiste nell’accensione del plasma direttamente nel flusso di una miscela fluida bifase, composta da acqua e vapore gassoso, per scindere immediatamente le componenti molecolari e separare l’idrogeno dall’ossigeno. E’ una tecnologia già validata per altri scopi, in particolare per la depurazione e la potabilizzazione delle acque ed ora in fase di sperimentazione avanzata per la separazione degli elementi che compongono l’acqua e per la purezza del prodotto.
La miscela bifase viene ottenuta tramite l’azione idrodinamica e la cavitazione impresse dalla particolare costruzione degli ugelli in entrata nel reattore, in regime transonico grazie allo sbalzo di pressione nella zona sottovuoto del reattore stesso.
Il plasma (sostanzialmente un gas ionizzato) viene generato per mezzo di scariche elettriche ad alto voltaggio tra elettrodi situati nella camera di reazione in regime transonico. Agisce completamente su tutto il liquido da trattare e non solo sulla superficie esposta all’aria, come gli impianti attuali possono fare.
I fenomeni fisico-chimici innescati dall’azione idrodinamica e cavitazionale insieme al plasma freddo (non equilibrato, ovvero non termico) producono, nel fluido da trattare, potenti effetti combinati di sonoluminescenza, onde d’urto, emissione di fotoni di radiazioni luminose di diverse lunghezze d’onda (radiazione di tutte le frequenze dello spettro, dagli ultravioletti agli infrarossi) ed una del tutto particolare “elettrolisi” dell’acqua, concorrendo appunto alla scissione molecolare.