È possibile estrarre idrogeno dall’acqua di mare?
Il cosiddetto “idrogeno verde” è quell’idrogeno che viene prodotto utilizzando energia elettrica da fonti rinnovabili per scindere la molecola dell’acqua. È il tipo di idrogeno più pulito, a differenza di quello ribattezzato “nero”, “grigio” o “blu”, che deriva da combustibili fossili. Però c’è un piccolo problema: l’acqua dolce è un bene prezioso, oggi più che mai, a cui non ha facile accesso un terzo del mondo.
Ma se fosse possibile ricavare idrogeno dall’acqua salata del mare? Si tratterebbe di una fonte di idrogeno economica e infinita. Oggi, un dispositivo concepito da una ricerca cinese sta cercando di fare esattamente questo.
Non è facile ricavare idrogeno dall’acqua di mare
L’acqua salata del mare contiene molti sali e impurità, tipo gli ioni cloruro, o quelli di magnesio e calcio. Nei dispositivi che usiamo oggi, durante la reazione di elettrolisi (cioè quella che rompe le molecole dell’acqua) questi sali e queste impurità, nonché alcuni sottoprodotti di loro reazioni, corrodono o ostruiscono catalizzatori e membrane. Il che significa che riducono l’efficienza dello strumento e che, a lungo andare, lo rovinano.
C’è chi ha provato a desalinizzare l’acqua prima di usarla, ma è un metodo molto costoso e che richiede molta energia. C’è chi ha provato a rivestire i catalizzatori, ma si è rivelata una soluzione poco pratica e di poco successo. E c’è anche chi ha provato a costruire dei congegni a energia solare privi di membrane, però sono piccoli, a scala di laboratorio, e di solito devono essere affiancati da delle pompe.
Il nuovo dispositivo cinese forse è la soluzione
Shao Zongping e Heping Xie dell’Università di Shenzhen, insieme ai loro colleghi, hanno realizzato un apparecchio che mantiene la membrana, ma allo stesso tempo riesce a tenere gli ioni e le impurità lontani dagli elettrodi, così non avvengono reazioni secondarie o corrosione.
In pratica, due elettrodi, separati da un film sottile che tiene separati l’ossigeno e l’idrogeno, sono immersi in una soluzione elettrolitica concentrata di idrossido di potassio. Delle membrane porose separano l’elettrolita dall’acqua su ciascun lato, e la membrana ricca di fluoro tiene fuori l’acqua liquida ma lascia passare il vapore acqueo. Durante l’elettrolisi, la concentrazione della soluzione aumenta, si crea una differenza di pressione tra l’elettrolita e l’acqua all’esterno delle membrane, e questo ha due conseguenze: fa evaporare spontaneamente l’acqua, e il vapore acqueo si diffonde attraverso le membrane nell’elettrolita, dove si trasforma di nuovo in acqua liquida, reintegrando l’acqua che era stata elettrolizzata in precedenza.
Così l’elettrolisi mantiene un flusso costante di acqua pulita agli elettrodi, e intanto tiene fuori gli ioni e altre impurità all’esterno della membrana. “In questo modo non è necessaria energia aggiuntiva per garantire l’ingresso di acqua nel sistema. Il che significa che il consumo energetico del nostro elettrolizzatore è simile a quello di un elettrolizzatore alcalino industriale. Il costo della membrana è molto basso e ha migliori prestazioni antivegetative”, precisa Shao Zongping.
E il dispositivo dimostrativo realizzato dai ricercatori è già stato un discreto successo. Ha funzionato senza problemi per più di 130 giorni, producendo 386 litri di idrogeno all’ora dall’acqua di mare della baia di Shenzhen.
Cose da migliorare e altri possibili utilizzi
I ricercatori, adesso, stanno provando a migliorare l’efficienza dello strumento, per esempio provando elettroliti diversi dall’idrossido di potassio e materiali diversi per gli elettrodi e i catalizzatori.
Secondo loro, poi, estrarre idrogeno dall’acqua di mare potrebbe non essere l’unico impiego del dispositivo. Mentre produce idrogeno, allo stesso tempo potrebbe recuperare dall’acqua risorse utili come il litio. E potrebbe anche essere usato per depurare le acque reflue industriali.
