Idrogeno, il potenziale di un vettore energetico

Il cammino verso la decarbonizzazione passa anche per l’ H2

Eni staff, 22 dicembre 2020

Cos’è l’idrogeno?

L’idrogeno (H₂) è un vettore energetico su cui si ripone grande fiducia a livello globale per far fronte alle sfide climatiche, poiché può immagazzinare e fornire grandi quantità di energia senza generare emissioni di CO₂ durante la combustione.

È l’elemento più semplice e più abbondante del Pianeta, ma è raramente disponibile allo stato libero e molecolare (H₂), perché presente in combinazione con altri elementi chimici (come per esempio acqua – H₂0, idrocarburi – CH₄…).

Come usiamo l’idrogeno?

Alcuni dati su produzione e consumo dell’idrogeno a livello mondiale.

>98% di idrogeno – oggi viene prodotto da fonti fossili

74Mton nel 2018 – utilizzo mondiale di H₂ puro¹

45Mton nel 2018 – utilizzo mondiale di H₂ miscelato ad altri gas²

6%domanda annuale – di gas naturale utilizzata per produrre idrogeno

¹ principalmente per la produzione di ammoniaca e nel settore della raffinazione

² principalmente per la produzione di metanolo e nel settore siderurgico

L’impegno di Eni per l’idrogeno

In Eni stiamo sviluppando tutti i percorsi di produzione di idrogeno pulito: da reforming di gas naturale abbinato alla cattura delle emissioni (il cosiddetto idrogeno blu), da elettricità generata da fonti rinnovabili (il cosiddetto idrogeno verde) e, seguendo un approccio di economia circolare, con tecnologie per la produzione di idrogeno low carbon dai rifiuti.

In quest’ottica Eni ha recentemente aderito alla European Clean Hydrogen Alliance e  sta inoltre partecipando allo studio “Hydrogen for Europe” assieme a 17 player del settore energetico, il cui scopo è valutare come l’idrogeno possa contribuire a raggiungere la neutralità climatica nel continente.

Promuovere l’uso di idrogeno low-carbon nel processo di decarbonizzazione darebbe un contributo fondamentale alla riduzione delle emissioni e al percorso verso la neutralità carbonica UE al 2050. L’idrogeno low-carbon rappresenta inoltre una soluzione alla decarbonizzazione di settori industriali altamente energivori (i cosiddetti hard-to-abate), laddove l’elettrificazione non rappresenta un’opzione attualmente percorribile o risolutiva.

Le tecnologie per la produzione di idrogeno sono complementari e non concorrenti: in Eni, crediamo sia necessaria una classificazione condivisa delle tecnologie per la produzione di idrogeno basata sul contributo alla riduzione delle emissioni di gas serra ad esse associato.

Crediamo sia cruciale seguire un approccio tecnologicamente neutrale, sviluppando e applicando tutte le tecnologie disponibili e sostenibili in ottica low-carbon, senza escluderne alcuna.

Eni ritiene pertanto che una efficace strategia idrogeno debba riconoscere e sostenere il contributo di tutte le forme di idrogeno low-carbon alla decarbonizzazione, anche al fine di massimizzare l’efficienza nell’utilizzo delle risorse e nell’attuazione dei principi di economia circolare.

Siamo uno dei maggiori produttori e consumatori in Italia di idrogeno. A oggi è utilizzato principalmente come feedstock nei tradizionali processi di raffinazione oltre che nelle bioraffinerie a Venezia e Gela per la produzione di biocarburanti HVO, ovvero gli “oli vegetali idrotrattati”.

I principali progetti in cui siamo impegnati per la produzione di idrogeno sono:

Decarbonizzazione degli impianti esistenti e produzione di idrogeno con sistemi di CCS

In Eni, attraverso impianti di Steam Reforming del gas naturale abbinati alla cattura della CO₂ generata dal processo produttivo, vogliamo produrre idrogeno blu, per ridurre l’impatto carbonico dell’idrogeno utilizzato come feedstock dei nostri impianti, anche in un’ottica di progressiva decarbonizzazione dei nostri prodotti energetici.

L’obiettivo della CCS infatti è quello in primis di abbattere le emissioni di CO₂ dell’industria pesante (raffinazione, siderurgia, vetro, chimica, cementifici…), favorendo al contempo anche lo sviluppo di una filiera dell’energia blu (idrogeno blu ed energia elettrica blu).

In Italia esiste l’opportunità unica di produrre idrogeno blu nell’area di Ravenna, grazie alla realizzazione del progetto “Adriatic Blue” che, sfruttando la combinazione di giacimenti di gas offshore esauriti con infrastrutture ancora in funzione, fornirà un sito di stoccaggio sicuro per tutte le emissioni industriali dell’area.

kGas

Il dipartimento Eni di ricerca e sviluppo sta sviluppando kGas, una tecnologia che serve a convertire il gas naturale in gas di sintesi, ovvero quella miscela di idrogeno e monossido di carbonio che costituisce una preziosa fonte di H₂ attraverso l’ossidazione parziale catalitica del gas naturale.

Oltre a essere un sistema più efficiente sul fronte energetico rispetto a quelli disponibili in commercio, kGas è in grado di produrre gas di sintesi e idrogeno con una forte riduzione delle emissioni di CO₂ utilizzando eventualmente il biometano come materia prima. Questo processo potrebbe candidarsi a diventare la tecnologia di elezione per la produzione di idrogeno blu, poiché consente di effettuare la cattura di CO₂ con maggiore efficienza.

Waste-to-Hydrogen

L’economia circolare è uno dei pilastri fondamentali della strategia di decarbonizzazione di Eni. Nella raffineria di Venezia stiamo valutando la realizzazione del progetto Waste to Hydrogen, basato su una innovativa tecnologia di gassificazione: un processo per la produzione di idrogeno sostenibile attraverso la gassificazione di rifiuti non riciclabili, ovvero Plasmix¹e CSS², rifiuti che attualmente sono utilizzati in termovalorizzatori o inviati alle discariche. Questo processo consente la produzione di H₂ sostenibile in sinergia con gli impianti di raffinazione, contribuendo a ridurre le emissioni legate al trattamento convenzionale dei rifiuti e alla produzione convenzionale di idrogeno. Con un sistema di gassificazione in loco per la produzione di idrogeno si raggiunge un risparmio del 90% nelle emissioni di gas serra rispetto alla produzione di idrogeno da steam reforming. Il calcolo del GHG saving è realizzato su base LCA (analisi del ciclo di vita) e tiene conto delle emissioni evitate utilizzando i rifiuti come feedstock del progetto Waste to Hydrogen invece che come feedstock di un termovalorizzatore convenzionale. 

¹ Plasmix: scarto della selezione della raccolta differenziata della plastica

² CSS: combustibile solido secondario, frazione derivante dalla selezione della raccolta indifferenziata negli impianti di trattamento meccanico biologico

Idrogeno da elettrolisi dell’acqua

In Eni stiamo inoltre sviluppando progetti di produzione di idrogeno a partire da fonti rinnovabili attraverso l’elettrolisi dell’acqua (il cosiddetto idrogeno verde).

In quest’ottica Eni ed Enel, società energetiche leader al mondo, stanno lavorando insieme per sviluppare progetti di idrogeno verde. Gli elettrolizzatori saranno posizionati nelle vicinanze di due delle raffinerie Eni presso cui l’idrogeno verde possa rappresentare la migliore opzione di decarbonizzazione. Ciascuno dei due progetti pilota includerà un elettrolizzatore di circa 10 MW e si prevede che inizino a generare idrogeno verde entro il 2022-2023.

L’idrogeno verde fa parte anche della collaborazione tra Cassa Depositi e Prestiti, Eni e Snam per la decarbonizzazione del sistema energetico. In dettaglio le tre società, nel rispetto della normativa applicabile (in primis della normativa in materia di unbundling), promuoveranno possibili iniziative congiunte, incluse partnership, finalizzate allo sviluppo della produzione, del trasporto e della commercializzazione dell’idrogeno verde. La cooperazione riguarderà anche la produzione e l’utilizzo di idrogeno nei trasporti ferroviari, facendo leva sulle competenze di Eni nella produzione elettrica e da energie rinnovabili e sulle competenze di Snam in ambito infrastrutture ed elettrolizzatori, nello stoccaggio e nelle soluzioni logistiche.