Produzione di idrogeno blu

Il termine idrogeno blu si riferisce all'idrogeno prodotto da gas naturale o carbone utilizzando il reforming del metano a vapore (SMR) o altri metodi, e separato dalla CO2, che viene sequestrata utilizzando i processi di cattura, utilizzo e stoccaggio del carbonio (CCUS), riducendo i livelli di gas a effetto serra emesso nell'ambiente. Il colore blu denota il flusso di energia molto più pulito che ne deriva, attualmente meno costoso e più commercialmente conveniente rispetto all'Idrogeno verde completamente rinnovabile.

L'idrogeno blu non solo ha un'intensità di carbonio di vari ordini di grandezza minore rispetto all'idrogeno grigio, prodotto da combustibili fossili senza CCUS, ma i processi utilizzati sono più facilmente scalabili e comprovati di quelli disponibili per produrre idrogeno rinnovabile con l'elettrolisi. Questi fattori e l'abbondanza di materia prima da idrocarburi grezzi potrebbero rappresentare per l'idrogeno blu un vantaggio in termini di costi sul mercato, poiché le aziende e i consumatori, in particolare nei trasporti e nell'industria pesante, valutano l'incertezza dei prezzi dell'energia a breve termine rispetto agli obiettivi di sostenibilità a lungo termine.

I metodi esistenti di generazione di idrogeno basati su combustibile fossile e CCUS richiedono tutti energia, risorse di capitale e forza lavoro per funzionare, e probabilmente ci saranno sempre processi industriali che emettono un certo livello netto positivo di carbonio. Le preoccupazioni principali per i produttori e gli utenti di idrogeno blu di oggi sono la sicurezza, l'efficienza e l'affidabilità. Garantire la purezza, controllare con precisione le unità di processo, ottenere i tassi di cattura di CO2 più alti possibili, ottimizzare la capacità di stoccaggio e gestire i costi di energia e manutenzione sono tutti aspetti necessari per garantire la disponibilità di una fornitura costante di idrogeno per soddisfare la domanda in rapida crescita.

Il metodo più comune per produrre idrogeno da gas naturale è il reforming del metano a vapore, che è parte integrante della produzione commerciale su scala industriale dell'idrogeno blu. L'SMR applica vapore a temperature e pressioni enormi a un catalizzatore chimico che separa l'idrogeno dalla materia prima e lega il carbonio agli atomi di ossigeno dell'acqua, formando CO2 come sottoprodotto. La produttività e l'efficienza del processo dipendono dal mantenimento di un rapporto ottimale tra vapore e carbonio che entrano nel reformer, proteggendo il catalizzatore dal coking e gestendo l'uso dell'energia.

Il termine CCUS si riferisce a varie tecnologie di riduzione delle emissioni di gas serra applicate alla catena del valore dell'energia. Nel caso dell'idrogeno blu, tre dei metodi di cattura del carbonio più utilizzati e ben noti sono l'assorbimento a oscillazione di vuoto (VSA), l'assorbimento a oscillazione di pressione (PSA) e l'assorbimento basato sulle ammine. Sia VSA che PSA permettono velocità di cattura superiori al 90%, ma entrambi i metodi affrontano sfide simili: garantire sicurezza, purezza e affidabilità nonostante velocità di ciclo molto elevate, e prevenire le perdite che causano una minore efficienza di cattura. L'adsorbimento a base di ammine comporta un compromesso tra l'energia necessaria per rigenerare il solvente chimico utilizzato nel processo di cattura del carbonio e il tasso di efficienza del processo stesso.

Un punto di forza chiave per l'idrogeno decarbonizzato (blu) è che i tipi di tecnologie di automazione necessarie per abbassare i costi e garantire l'efficienza esistono già e sono relativamente poco costosi. L'automazione può migliorare l'efficienza e la redditività delle unità SMR controllando il rapporto vapore-carbonio con una maggiore precisione utilizzando sistemi avanzati di controllo del processo, monitoraggio degli asset online e misuratori di portata massica. È possibile prolungare la durata del catalizzatore utilizzando un'analisi continua della composizione chimica, essenziale per migliorare anche le prestazioni dei metodi CCUS sopra citati. Quando vengono applicati per valutare gli indicatori KPI correlati all'energia, i sistemi informativi per la gestione energetica (EMIS) facilitano il raggiungimento degli obiettivi di utilizzo ottimale di vapore ed elettricità per gli impianti a idrogeno