L’aumento delle emissioni di gas serra nell’atmosfera ha contribuito negativamente al riscaldamento globale a causa della combustione di combustibili fossili. L’idrogeno è un combustibile pulito che ha il potenziale per rivoluzionare la catena di approvvigionamento energetico e decarbonizzare il consumo di carburante:
Tuttavia, c’è ancora molto lavoro da fare per costruire l’infrastruttura per l’idrogeno e renderlo una fonte di energia economica e affidabile. Ciò include lo sviluppo di un modo per immagazzinare l’idrogeno, che attualmente è costoso e inefficiente. Lo stoccaggio geologico può essere un punto di svolta per lo stoccaggio dell’idrogeno grazie alla sua elevata capacità:
Ora, i ricercatori della Pennsylvania State University affermano che il carbone , generalmente non considerato una fonte di combustibile pulita, potrebbe essere un materiale eccellente per immagazzinare gas idrogeno, proprio come le batterie immagazzinano energia per un uso futuro.
“Abbiamo scoperto che il carbone potrebbe essere questa batteria geologica all’idrogeno. Potresti iniettare e immagazzinare l’energia dell’idrogeno e averla lì quando ne hai bisogno” – ha osservato Shimin Liu, professore associato di energia e ingegneria mineraria presso la Pennsylvania State University.
Per testare questa teoria, i ricercatori hanno analizzato otto diversi tipi di carbone provenienti da letti di carbone negli Stati Uniti per comprendere meglio il loro potenziale di assorbimento e diffusione, ovvero quanto idrogeno possono contenere. I migliori del gruppo erano il carbone bituminoso a bassa volatilità della Virginia orientale e il carbone antracite della Pennsylvania orientale. “Molte persone definiscono il carbone una roccia, ma in realtà è un polimero. È ricco di carbonio con molti piccoli pori che possono immagazzinare molto più gas. Quindi il carbonio è come una spugna che può contenere molte più molecole di idrogeno rispetto ad altri materiali non carboniosi.” – Shimin Liu
Il team di ricerca ha costruito attrezzature speciali per generare pressione e forzare l’idrogeno nel carbone. Il carbonio ha un’affinità più debole per l’idrogeno rispetto ad altri gas assorbenti come metano e anidride carbonica, quindi le tradizionali apparecchiature a pressione per determinare l’assorbimento non avrebbero funzionato. “Abbiamo realizzato un design molto nuovo e stimolante. Ci sono voluti anni per capire come farlo correttamente. Abbiamo dovuto progettare correttamente un sistema di sperimentazione, tentativi ed errori basato sulla nostra precedente esperienza con carboncino e lavagne.” – Shimin Liu
Sulla base dei loro risultati, il team ha determinato che il carbone antracite e il carbone semi-antracite sono buoni candidati per lo stoccaggio dell’idrogeno nei bacini esauriti e che il carbone bituminoso a bassa volatilità è un candidato migliore per i bacini con presenza di idrogeno o gas.
Il lavoro futuro si concentrerà sulla diffusività dinamica e sulla permeabilità dinamica del carbone, caratteristiche che determinano la velocità con cui l’idrogeno può essere iniettato e pompato indietro. La ricerca potrebbe offrire speranza alle comunità che sono state duramente colpite dall’abbandono del carbone nella lotta al cambiamento climatico.
“Nella transizione energetica, le comunità che sono state maggiormente colpite economicamente sono le più colpite. Questa è certamente un’opportunità per riorientare la regione del carbone. Hanno già l’esperienza, gli ingegneri di potenza e le competenze. Se riusciamo a costruire un’infrastruttura e cambiare le loro opportunità economiche, penso che sia qualcosa che dobbiamo considerare.”– Shimin Liu
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