Referente: Ing. Alberto Giaconia

La decarbonizzazione del sistema energetico, per il raggiungimento degli obiettivi del “Net Zero Carbon” al 2050, si basa sullo sfruttamento di Fonti Energetiche Rinnovabili (FER) e sull’impiego di vettori energetici capaci di soddisfare in modo efficace la domanda da parte degli utilizzatori finali.  

Oltre all’energia elettrica prodotta da FER occorrerà anche produrre e distribuire combustibili rinnovabili (privi di carbonio, oppure caratterizzati da emissioni di CO2 basse o nulle nell’intero ciclo di vita).  

I combustibili rinnovabili serviranno per la decarbonizzazione dei cosiddetti settori “hard-to-abate”, ovvero quelli difficilmente decarbonizzabili con il solo impiego di elettricità; tra questi ad es. l’industria chimica e siderurgica, i settori industriali energivori che utilizzano forni ad alta temperatura (ceramica, vetro, ecc.), la mobilità pesante non elettrificabile come quella navale, aerea, ferroviaria e stradale (mezzi pesanti). In tutti questi casi occorrerà utilizzare vettori energetici come l’idrogeno verde o combustibili sintetici da esso derivati (denominati e-fuel), oppure combustibili derivati da biomassa residuale (ad es. biogas). 

Occorre pertanto sviluppare e caratterizzare nuove tecnologie, oppure ottimizzare le tecnologie esistenti, per la produzione, stoccaggio, distribuzione e utilizzo dell’idrogeno e dei nuovi vettori energetici. 

L’obiettivo è quello di sviluppare materiali, sistemi e processi per la produzione e l’uso dell’idrogeno e dei combustibili derivati da fonti rinnovabili. A tal fine vengono sviluppati e caratterizzati nuovi materiali, processi e tecnologie; vengono inoltre realizzati ed eserciti impianti dimostrativi e prototipi su scala di laboratorio, prototipale e pilota.  

Le attività R&D riguardano materiali, componenti e sistemi costituenti l’intera filiera dell’idrogeno e dei vettori energetici rinnovabili. Viene studiata la produzione dell’idrogeno mediante elettrolisi (alcalina, PEM, AEM, carbonati fusi e SOEC) e mediante processi termochimici, foto(elettro)chimici, biochimici e bioelettrochimici finalizzati alla conversione di biomasse di diversa natura in bioidrogeno; in un’ottica “Waste-to-Energy” viene anche studiata la produzione di altri vettori energetici come biogas e bioetanolo. 

Vengono sviluppati processi di conversione dell’idrogeno in ammoniaca verde e di valorizzazione della CO2 attraverso la sintesi di e-fuel organici gassosi (metano con power-to-gas, con metanazione termocatalitica o biologica) e liquidi (metanolo, DME e altri idrocarburi per il settore navale e dell’aviazione).  

Oltre alla generazione dei vettori energetici, sono studiati i sistemi di stoccaggio, trasporto e distribuzione dell’idrogeno (incluse le stazioni di rifornimento). Sono, infine, studiati gli utilizzi finali dell’idrogeno mediante celle a combustibile (PEM, ossidi solidi, carbonati fusi) e altre applicazioni finali in diversi settori applicativi (energia, industria, mobilità, trasporto, civile e residenziale).  

Le tecnologie vengono studiate su diversi livelli: dalla ricerca di base in laboratorio su materiali e componenti (TRL1-3), alla dimostrazione di prototipi e sistemi (TRL 4-6) fino a progetti industriali e pre-commerciali (TRL > 6). 

Sono anche svolte analisi tecnico-economiche e studi pre-normativi, considerando casi applicativi su tutta la catena del valore dell’idrogeno e dei vettori energetici rinnovabili per valutare la sostenibilità delle tecnologie, dei processi e delle soluzioni sviluppate.