Gli scienziati del DICI e l'Unione Industriale Pisana insieme nell'evento “Idrogeno e transizione energetica: attività di ricerca dell’Università di Pisa”, per coniugare le punte più avanzate della ricerca con la necessità immediata di ridurre le emissioni climalteranti.
Nel processo di decabonizzazione, l'idrogeno rappresenta una speranza per tutti i settori che utilizzano grandi quantità di combustibili fossili come fonte di energia termica, come industrie del cemento, cartiere, ceramica, industrie del vetro e così via.
"Questi settori - commenta Chiara Galletti, docente di Impianti Chimici al DICI e delegata dell'Ateneo per le Relazioni Industriali - sono difficilmente elettrificabili a causa delle elevate temperature di processo e densità energetiche richieste. L’ idrogeno chiamato "verde", prodotto da elettrolisi utilizzando fonti rinnovabili, rappresenta un vettore energetico a zero emissioni di CO2, che può aiutare la transizione energetica perché la tecnologia di conversione è la medesima tecnologia utilizzata per la combustione dei fossili, e quindi richiede un minimo adattamento dei sistemi esistenti, come bruciatori e fornaci".
La ricerca del DICI ha coperto varie tematiche sulla filiera idrogeno, cercando di rispondere alle grandi sfide che pone, in un approccio altamente interdisciplinare, che coniuga diverse competenze su temi chiave, in modo da fornire al mondo industriale soluzioni operative a problemi che coprono i campi più diversi, dalla sicurezza e sostenibilità di processo fino alla valutazione di impatto ambientale.
I materiali
All’interno del DICI la ricerca lavora per caratterizzare i diversi aspetti del comportamento di materiali in presenza di idrogeno ed mettere a punto modelli numerici predittivi del comportamento effettivo di componenti strutturali ed impiantistiche in condizioni operative.
La sicurezza
La ricerca è orientata alla sviluppo di strumenti avanzati per la gestione della sicurezza dei sistemi di produzione, stoccaggio, trasporto ed utilizzo dell’idrogeno.
L’idrogeno è infatti una sostanza altamente infiammabile, con limiti di infiammabilità più ampi rispetto ai combustibili fossili tradizionali, ed ha una energia minima di innesco molto inferiore. Inoltre, a causa delle sue proprietà chimico-fisiche, i sistemi di stoccaggio, trasporto e distribuzione sono caratterizzati da condizioni operative molto severe, quali alte pressioni o basse temperature.
Sono state dunque presentate attività di ricerca finalizzate alla valutazione della sostenibilità della filiera e dei rischi associati, come incendi ed esplosioni.
L’utilizzo in sistemi industriali
L’idrogeno è un vettore energetico estremamente differente dai combustibili fossili tradizionali.
Ha una densità nettamente inferiore rispetto al gas naturale e un potere calorifico su unità di massa molto più elevato: tutto ciò comporta la necessità di riprogettare i bruciatori industriali per un loro corretto funzionamento. Inoltre, una fiamma tipica a idrogeno propaga con una velocità che è addirittura 7-8 volte superiore a quella del gas naturale: questo comporta il pericolo di un ritorno di fiamma nel caso di configurazioni premiscelate con gravi implicazioni sulla sicurezza dei dispositivi. Infine, le alte temperature tipiche della combustione di idrogeno possono promuovere la formazione di altri inquinanti quali ossidi di azoto. All’interno del DICI l’analisi cinetica e la fluidodinamica computazionale sono integrate per la prototipazione virtuale di sistemi industriali di trattamento termico tipici di processi hard-to-abate, per sviluppare tecnologie fuel-flexible (quali combustione senza fiamma) per un utilizzo sicuro, efficiente e pulito dell’idrogeno.
