L’idrogeno (H2) è un vettore energetico su cui si ripone grande fiducia a livello globale per far fronte alle sfide climatiche, poiché può immagazzinare e fornire grandi quantità di energia per unità di massa senza generare emissioni di CO₂durante la combustione. È l’elemento più semplice e più abbondante del Pianeta e del Sistema Solare, ma è raramente disponibile allo stato libero e molecolare (H2), perché presente in combinazione con altri elementi chimici, per esempio acqua (H20) e idrocarburi (CH4).
Come usiamo l’idrogeno?
Alcuni dati su produzione e consumo dell’idrogeno a livello mondiale.
>98%
di idrogeno
oggi viene prodotto da fonti fossili
74
Mton nel 2018
utilizzo mondiale di H₂ puro¹
45
Mton nel 2018
utilizzo mondiale di H₂ miscelato ad altri gas²
6%
frazione
di gas naturale utilizzata per produrre idrogeno
1 principalmente per la produzione di ammoniaca e nel settore della raffinazione
2 principalmente per la produzione di metanolo e nel settore siderurgico
In Eni stiamo sviluppando tutti i percorsi di produzione di idrogeno low-carbon: da reforming di gas naturale abbinato alla cattura delle emissioni (il cosiddetto idrogeno blu), da elettricità generata da fonti rinnovabili (il cosiddetto idrogeno verde) e, seguendo un approccio di economia circolare, con tecnologie per la produzione di idrogeno sostenibile dai rifiuti. Due progetti a idrogeno verde sono previsti nella bioraffineria di Gela e nella raffineria di Taranto per contribuire alla loro decarbonizzazione, sostenuti dall’iniziativa IPCEI Hy2Use promossa da tredici Paesi della Commissione Europea. Inoltre, Eni ha aderito alla European Clean Hydrogen Alliance e sta partecipando allo studio “Hydrogen for Europe” insieme a 17 player del settore energetico, il cui scopo è valutare come l’idrogeno possa contribuire a raggiungere la neutralità climatica nel continente. Nei prossimi anni l’idrogeno sarà uno degli strumenti per realizzare il nostro percorso di riduzione delle emissioniGHG verso l’obiettivo zero emissioni nette, contribuendo a formare un’offerta sempre più ampia di soluzioni decarbonizzate per i clienti.
Eni è il più grande produttore e consumatore di idrogeno in Italia, ma dobbiamo lavorare per riuscire a creare un sistema che permetta investimenti e sviluppo, che porti alla creazione di un vero e proprio mercato dell’idrogeno.
Claudio Descalzi
Promuovere l’uso di idrogeno low-carbon nel processo di decarbonizzazione darebbe un contributo fondamentale alla riduzione delle emissioni e al percorso verso la neutralità carbonica UE al 2050. L’idrogeno low-carbon rappresenta inoltre una soluzione alla decarbonizzazione di settori industriali altamente energivori (i cosiddetti hard-to-abate), laddove l’elettrificazione non rappresenta un’opzione attualmente percorribile o risolutiva. Le tecnologie per la produzione di idrogeno sono complementari e non concorrenti con le altre: in Eni, crediamo sia necessaria una classificazione condivisa delle tecnologie per la produzione di idrogeno basata sul contributo alla riduzione delle emissioni di gas serra ad esse associato. Crediamo sia cruciale seguire un approccio tecnologicamente neutrale, sviluppando e applicando tutte le tecnologie disponibili e sostenibili in ottica low-carbon, senza escluderne alcuna. Eni ritiene pertanto che una efficace strategia idrogeno debba riconoscere e sostenere il contributo di tutte le forme di idrogeno low-carbon alla decarbonizzazione, anche al fine di massimizzare l’efficienza nell’utilizzo delle risorse e nell’attuazione dei principi di economia circolare.
I progetti di Eni legati all'idrogeno
Siamo uno dei maggiori produttori e consumatori in Italia di idrogeno. A oggi è utilizzato principalmente come feedstock nei tradizionali processi di raffinazione oltre che nelle bioraffinerie a Venezia e Gela per la produzione di biocarburanti HVO, ovvero gli “oli vegetali idrotrattati”. L’idrogeno in raffineria e bioraffineria viene infatti utilizzato direttamente nei processi produttivi e prodotto principalmente attraverso una tecnologia a oggi consolidata nell’industria, che è lo Steam Methane Reforming (SMR). Nell’ambito della nostra strategia e allo scopo di disporre sin da subito di un’ulteriore e significativa possibilità di decarbonizzazione dei processi produttivi hard-to-abate, in Eni abbiamo individuato in questo ambito un’opportunità rilevante di trasformazione.
A febbraio 2022, abbiamo firmato un accordo con Edison e Ansaldo Energia per sperimentare la produzione di idrogeno da utilizzare in sostituzione al metano nella nuova centrale Edison di Marghera. L’idrogeno impiegato è sia “verde”, termine convenzionale con cui viene definito l’idrogeno ottenuto dall’acqua tramite elettrolisi da fonti rinnovabili, che “blu” e cioè prodotto dal metano, ma con la cattura della CO2 emessa nel processo.
In Eni, attraverso impianti di Steam Reforming del gas naturale abbinati alla cattura della CO₂ generata dal processo produttivo, vogliamo produrre idrogeno blu, per ridurre l’impatto carbonico dell’idrogeno utilizzato come feedstock dei nostri impianti, anche in un’ottica di progressiva decarbonizzazione dei nostri prodotti energetici. L’obiettivo della CCS infatti è quello in primis di abbattere le emissioni di CO₂ dell’industria pesante (raffinazione, siderurgia, vetro, chimica, cementifici, eccetera), favorendo al contempo anche lo sviluppo di una filiera dell’energia blu (idrogeno blu ed energia elettrica blu). In Italia esiste l’opportunità unica di produrre idrogeno blu nell’area di Ravenna, grazie alla realizzazione del progetto “Adriatic Blue” che, sfruttando la combinazione di giacimenti di gas offshore esauriti con infrastrutture ancora in funzione, fornirà un sito di stoccaggio sicuro per tutte le emissioni industriali dell’area.
Il dipartimento Eni di ricerca e sviluppo sta sviluppando kGas, una tecnologia che serve a convertire il gas naturale in gas di sintesi, ovvero quella miscela di idrogeno e monossido di carbonio che costituisce una preziosa fonte di H₂ attraverso l’ossidazione parziale catalitica del gas naturale. Oltre a essere un sistema più efficiente sul fronte energetico rispetto a quelli disponibili in commercio, kGas è in grado di produrre gas di sintesi e idrogeno con una forte riduzione delle emissioni di CO₂ utilizzando eventualmente il biometano come materia prima. Questo processo potrebbe candidarsi a diventare la tecnologia di elezione per la produzione di idrogeno blu, poiché consente di effettuare la cattura di CO₂ con maggiore efficienza.
L’economia circolare è uno dei pilastri fondamentali della strategia di decarbonizzazione di Eni. Nella raffineria di Venezia stiamo valutando la realizzazione del progetto Waste to Hydrogen, basato su una innovativa tecnologia di gassificazione: un processo per la produzione di idrogeno sostenibile attraverso la gassificazione di rifiuti non riciclabili, ovvero Plasmix¹e CSS², rifiuti che attualmente sono utilizzati in termovalorizzatori o inviati alle discariche. Questo processo consente la produzione di H₂ sostenibile in sinergia con gli impianti di raffinazione, contribuendo a ridurre le emissioni legate al trattamento convenzionale dei rifiuti e alla produzione convenzionale di idrogeno. Con un sistema di gassificazione in loco per la produzione di idrogeno si raggiunge un risparmio del 90% nelle emissioni di gas serra rispetto alla produzione di idrogeno da steam reforming. Il calcolo del GHG saving è realizzato su base LCA (analisi del ciclo di vita) e tiene conto delle emissioni evitate utilizzando i rifiuti come feedstock del progetto Waste to Hydrogen invece che come feedstock di un termovalorizzatore convenzionale.
1 Plasmix: scarto della selezione della raccolta differenziata della plastica
2 CSS: combustibile solido secondario, frazione derivante dalla selezione della raccolta indifferenziata negli impianti di trattamento meccanico biologico
In Eni stiamo inoltre sviluppando progetti di produzione di idrogeno a partire da fonti rinnovabili attraverso l’elettrolisi dell’acqua (il cosiddetto idrogeno verde). Una collaborazione in questo ambito è quella fra Eni ed Enel. Due progetti sviluppati dalla Joint Venture South Italy Green Hydrogen, creata dalle due società, sono tra i beneficiari italiani di IPCEI Hy2Use, iniziativa di tredici Paesi della Commissione Europea che metterà a disposizione fino a 5,2 miliardi di euro per il settore dell'idrogeno. Sostenuti da IPCEI Hy2Use, i due impianti a idrogeno verde di South Italy Green Hydrogen saranno realizzati nella bioraffineria di Gela e nelle vicinanze della raffineria di Taranto, gli elettrolizzatori avranno capacità rispettivamente di 20 MW e 10 MW, entrambi con celle a membrana a scambio protonico (PEM - Proton Exchange Membrane). L’idrogeno che produrranno, ottenuto esclusivamente da fonti rinnovabili, contribuirà al processo di decarbonizzazione dei due stabilimenti. L’idrogeno verde fa parte anche della collaborazione tra Cassa Depositi e Prestiti, Eni e Snam per la decarbonizzazione del sistema energetico. In dettaglio le tre società, nel rispetto della normativa applicabile (in primis della normativa in materia di unbundling), promuoveranno possibili iniziative congiunte, incluse partnership, finalizzate allo sviluppo della produzione, del trasporto e della commercializzazione dell’idrogeno verde. La cooperazione riguarderà anche la produzione e l’utilizzo di idrogeno nei trasporti ferroviari, facendo leva sulle competenze di Eni nella produzione elettrica e da energie rinnovabili e sulle competenze di Snam in ambito infrastrutture ed elettrolizzatori, nello stoccaggio e nelle soluzioni logistiche.
Ad aprile 2021, infine, abbiamo firmato una Lettera di Intenti con FNM SpA per avviare una collaborazione strategica sulla decarbonizzazione dei trasporti in Lombardia, in cui trova spazio anche l’idrogeno. La collaborazione, in particolare, si inserisce anche nel contesto del progetto H2iseO di FNM e Trenord (società partecipata da FNM), che punta a far diventare il Sebino e la Valcamonica la prima "Hydrogen Valley" italiana.
Per dare impulso alla creazione di una filiera idrogeno in Italia, il 30 novembre 2021 la Fondazione Politecnico di Milano e il Politecnico di Milano insieme a Edison, Eni e Snam hanno dato vita a Hydrogen Joint Research Platform (Hydrogen JRP), una piattaforma di ricerca congiunta tra università e aziende dedicata allo sviluppo delle tecnologie legate all’idrogeno.
I principali ambiti identificati sono:
produzione dell’idrogeno pulito (verde e “low carbon”)
soluzioni per il suo trasporto e relativi sistemi di accumulo avanzati
impieghi innovativi di tipo elettrochimico e termico in applicazioni residenziali, industriali e di trasporto
sviluppo di best practice per la progettazione e realizzazione delle infrastrutture per il trasporto e lo stoccaggio dell’idrogeno.
Hydrogen JRP è aperta alla partecipazione di altre aziende che, potendo contare sul supporto della prima università tecnica italiana, potranno proporre nuovi progetti di ricerca su questo nuovo vettore energetico, considerato strategico anche dall’Unione Europea per il percorso di decarbonizzazione.
L’idrogeno rappresenta una valida opzione per una mobilità sostenibile nel medio termine avendo un grande potenziale di sviluppo come vettore energetico, per le automobili e soprattutto in settori dei trasporti hard to abate come il trasporto stradale pesante e a lungo raggio, dove la soluzione elettrica non è tecnologicamente percorribile. Inoltre, nel lungo termine, potrebbe costituire una soluzione per la mobilità marittima. L’idrogeno prodotto dai rifiuti può contribuire, poi, a raggiungere l'obiettivo di decarbonizzare il settore dei trasporti secondo la direttiva UE 2018/2001, che riconosce il contributo dei carburanti derivanti da carbonio riciclato. Al momento, tuttavia, lo sviluppo della mobilità europea basata sull’idrogeno è ostacolato dagli elevati costi di produzione e di distribuzione e dalla mancanza di una rete di infrastrutture adeguate. In tale ottica abbiamo realizzato una prima stazione di rifornimento di idrogeno a Mestre e stiamo lavorando per aprirne una seconda a San Donato Milanese dove l’idrogeno sarà prodotto in loco mediante elettrolizzatore.
In Eni abbiamo sviluppato significative competenze nel campo della combustione di miscele idrogeno-gas naturale nelle turbine a gas esistenti. In questo ambito, stiamo sviluppando una tecnologia per aumentare la percentuale di idrogeno con cui alimentare le turbine a gas Enipower per generare elettricità a basso contenuto di carbonio.
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