Analisi comparativa dei processi di produzione dell'idrogeno

Il seguente lavoro di tesi si propone di confrontare e analizzare i principali percorsi tecnologici per la produzione di idrogeno a basse emissioni di carbonio. Lo studio esamina in dettaglio tre tipologie di produzione: l'idrogeno verde, l'idrogeno blu e l'idrogeno turchese. Nella prima parte viene introdotto l'idrogeno verde, ottenuto tramite l'elettrolisi dell'acqua, e presentato un confronto tra le tecnologie di elettrolisi alcalina, a polimero solido e ad alta temperatura attraverso un'analisi termodinamica dei processi per poi valutare la loro integrazione con le fonti rinnovabili. Successivamente, l'analisi si sposta sull'idrogeno blu, la cui produzione avviene tramite combustibili fossili (metano e carbone) ed è integrata con sistemi di cattura e stoccaggio dell'anidride carbonica in modo da evitarne l'emissione in atmosfera. Vengono introdotti i principali metodi di ottenimento dell’idrogeno (SMR, POX, ATR) e i principali sistemi di sequestro dell'anidride carbonica, valutando l'efficacia e la maturità tecnologica di tale percorso nel contesto della transizione energetica. In seguito viene esaminato l'idrogeno turchese, una tecnologia emergente basata sulla pirolisi del metano che permette di separare il carbonio in forma solida. Questo evita le emissioni dirette di gas serra e offre sottoprodotti di valore industriale come il nero di carbonio e la grafite. La tesi si conclude con un'analisi comparativa che mette in relazione le prestazioni energetiche, i costi di produzione e l'impatto ambientale di ciascuna tecnologia. Dai risultati ottenuti viene evidenziato come l'idrogeno verde rappresenti il traguardo ottimale per una produzione a zero emissioni, ma il suo utilizzo è limitato dall'elevato costo di produzione. A tal proposito, l'idrogeno blu e l'idrogeno turchese possono svolgere un ruolo fondamentale come tecnologie di transizione, riducendo le emissioni nel breve termine e favorendo lo sviluppo di un'infrastruttura dedicata all'idrogeno.