TECNOLOGIA – L’idrogeno liquido come carburante per gli aerei?

Sapevate che un volo New York-Londra, come emissione di sostanze inquinanti (co2), equivale ad un anno di riscaldamento di una famiglia media? E che se l’aviazione globale fosse un paese, questo sarebbe tra i primi 10 produttori di inquinamento del mondo? Tra il 1990 e il 2012, le emissioni di carbonio dell’industria aeronautica mondiale sono aumentate di oltre il 150% pari a circa il 2% del totale ed è un dato destinato a crescere. L’Organizzazione per l’Aviazione Civile Internazionale (ICAO) prospetta per il 2050, un aumento fino al 700% di co2 dovuto appunto all’aviazione sia civile che militare.
Trovare soluzioni alternative ai combustibili fossili da utilizzare nei veicoli a terra (automobili, camion, persino treni) è molto più semplice di quanto non sia per gli aerei, che richiedono grandi quantità di energia.
Una soluzione, potrebbe essere l’idrogeno liquido, (differente dalle cellule a combustione alimentate a idrogeno che convertono l’energia chimica di un combustibile in energia elettrica e calore).
Questo tipo di carburante non richiederebbe drastici cambiamenti di progettazione per gli aerei e di conseguenza costi di conversione accettabili.
L’idrogeno è l’elemento più abbondante dell’universo. Questo elemento si trova principalmente nelle stelle e nei giganti gassosi. l’idrogeno è molto raro nell’atmosfera terrestre (1 ppm) e praticamente inesistente come H2. Giove e Saturno sono composti da circa l’80% di idrogeno, il Sole dal 90%.
L’uso del H2 avrebbe il vantaggio di utilizzare le fonti fossili per ottenere direttamente il gas (a partire, ad esempio, dal metano). L’Husato poi come combustibile nei mezzi di trasporto, reagendo con O2, produrrebbe come unico prodotto di scarto l’acqua, eliminando completamente le emissioni di CO2 e i problemi climatico-ambientali a esse associati.
Uno egli aerei più grandi al momento è il 747 che trasporta quasi 240.000 litri di carburante, utilizzando l’idrogeno, molto più leggero, se ne potrebbe aumentare fortemente l’efficienza e il raggio di azione  e naturalmente ridurre le emissioni di co2.

Tuttavia, a parte lo stoccaggio che è uno degli elementi di incertezza, per le caratteristiche dell’idrogeno che può essere tenuto allo stato liquido o gassoso, il problema maggiore, è la produzione. l’idrogeno atomico e molecolare, non è come il gas naturale, il petrolio o il carbone disponibili a dei costi moderatamente economici, ma essendo molto scarso in natura, si trova combinato ad altri elementi e deve essere prodotto artificialmente con dei costi alti. Pertanto il ciclo di produzione/utilizzo dell’idrogeno è al momento ancora non economico, la sua produzione richiederebbe un’energia superiore di quella ottenibile dalla sua semplice ‘combustione’
L’utilizzo dell’idrogeno liquido come carburante, non è un concetto nuovo. Tra il 2005 e il 2007, la BMW ha prodotto l’Hydrogen 7, un veicolo passeggero a produzione limitata in grado di funzionare a benzina o idrogeno liquido. Concetto questo differente dai veicoli a celle a combustibile a idrogeno costruiti oggi da Toyota e BMW.
Nel mese di ottobre 2018, HES Energy Systems, con sede a Singapore, ha presentato un progetto per la costruzione di un piccolo aereo a idrogeno in grado di trasportare fino a quattro persone. Element One, questo il suo nome, viene definito “il primo velivolo da trasporto regionale idrogeno-elettrico”. Progettato come un aereo a emissioni zero, Element One riunisce le due differenti tecnologie (celle a combustione e combustione diretta). Element One è progettato per volare con 4 passeggeri per 500/5000 km, a secondo del tipo di l’idrogeno  utililizzato, se in forma gassosa o liquida.
C’è ancora molto da studiare ma intanto, per poter avere un’idea di cosa succede quando ci spostiamo, calcoliamo e confrontiamo il consumo di energia, le emissioni di CO2 e delle altre emissioni in atmosfera di aerei, automobili e treni per il trasporto passeggeri.
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3 commenti per “TECNOLOGIA – L’idrogeno liquido come carburante per gli aerei?

  1. francesco bonora
    1 Aprile 2019 at 18:54

    Ho letto con molto interesse l’articolo di Carlo Verga , che ha posto la giusta attenzione sul grave problema dell’inquinamento derivante dal traffico aereo. La produzione di idrogeno liquido è sicuramente un’opzione interessante anche se come ha rilevato il nostro amico, antieconomica. Purtroppo anche il bilancio energetico (energia necessaria ad estrarre e liquefare l’idrogeno contro energia utilizzabile per far volare un aereo) è fortemente negativo. Recenti sperimentazioni israeliane nel campo delle microalghe hanno portato a selezionare un ceppo algale che nel suo naturale ciclo biologico emette idrogeno al posto dell’ossigeno. Il che comporta la possibilità di liquefarlo catturandolo direttamente nell’aria risparmiando la maggior parte dell’energia necessaria all’intero processo. Altra alternativa è alimentare gli aerei con un bio- gasolio ottenuto sempre dalle alghe . Impianti sperimentali in questo senso sono già sorti a Gela e a Porto Marghera nelle raffinerie ENI che saranno così riconvertite in bio-raffinerie. L’intero processo utilizza energie rinnovabili ( fotovoltaico o biogas ) rendendo positivo sia il bilancio energetico che quello economico. Nel mio infinitamente piccolo , realizzeremo impianti simili anche nella mia azienda agricola.
    Grazie a Carlo per il suo interessante ed esaustivo articolo!
    Francesco Bonora

    • Carlo Verga
      2 Aprile 2019 at 18:51

      Buon giorno Francesco, grazie per le Tue considerazioni sull’articolo. Molto interessanti i procedimenti con le alghe a cui fai cenno, se avessi tempo perché non ci scrivi un articolo sull’argomento?
      Grazie ancora, spero a presto
      Carlo

      • Francesco Bonora
        2 Aprile 2019 at 18:52

        Temo di essere ancora e soltanto un aspirante “praticone” sull’argomento che è assai tecnico invece. Appena sarò un pochino meno “rozzo” però ne scriverò con gioia!
        Un caro saluto
        Francesco

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