Il biogas produce tre volte più idrogeno dell’elettrolisi

La pirolisi del biogas con microonde raggiunge una resa di idrogeno tripla rispetto all’elettrolisi

Il dato è secco come una misura da banco prova: tra 51 e 57 grammi di idrogeno per ogni kilowattora di elettricità consumata. Dietro c’è il processo TITAN, messo a punto da un consorzio europeo e validato ieri, 30 giugno, al Livello di Prontezza Tecnologica 5. Il progetto, finanziato dall’Unione Europea, ha dimostrato il funzionamento stabile di una tecnologia che converte il biogas in idrogeno e carbonio solido, con un’efficienza che non ha equivalenti nell’elettrochimica dell’idrogeno. Mentre un elettrolizzatore ad acqua restituisce circa 20 grammi di H₂ per kWh, il reattore TITAN ne produce 2,5-3 volte di più. Non è un incremento marginale: è un salto che riscrive il rapporto tra elettricità immessa e prodotto utile, spostando il baricentro della produzione di idrogeno dal consumo elettrico puro a una chimica del metano più parsimoniosa.

Una resa che ridefinisce l’elettro-chimica dell’idrogeno

Per capire cosa rende il dato così fuori scala, bisogna guardare dentro il reattore. TITAN sfrutta la pirolisi del biogas — una miscela di metano e anidride carbonica — riscaldata in un campo a microonde. Il metano (CH₄) si spacca: da un lato si libera idrogeno molecolare, dall’altro il carbonio precipita in forma solida, un materiale che può essere stoccato o impiegato in applicazioni industriali. È una via secca, senza ossigeno, che evita la produzione di CO₂ gassosa. Già nel 2022 il progetto si era prefissato la conversione diretta del biogas in materiali di carbonio e in una corrente ricca di H₂, con l’obiettivo di portare il processo a TRL 5. Obiettivo centrato e superato: nel corso dei test, il sistema ha mantenuto tassi di conversione del metano superiori all’85% su cicli ripetuti, operando su flussi di biogas reali.

Il vantaggio energetico è tutto qui: l’elettrolisi dell’acqua deve rompere un legame ossigeno-idrogeno particolarmente tenace, e per farlo consuma elettricità in modo lineare. La pirolisi del biogas invece scinde il metano con un apporto termico mirato, sfruttando il fatto che il carbonio ha una via di fuga solida che non richiede ulteriori passaggi di separazione gassosa. Nei test di validazione, quei 51-57 grammi per kWh sono stati ottenuti senza trucchi di laboratorio: il sistema ha operato a regime stabile, in condizioni rappresentative di un impianto a biogas reale, non di un flusso ideale purificato. Tradotto: la tecnologia è pronta per uscire dalla scala di banco e affrontare la prima fase di ingegnerizzazione pre-commerciale. TRL 5 significa proprio questo — componente validato in ambiente rilevante — e il consorzio TITAN ha già stimato il potenziale produttivo: 0,6 milioni di tonnellate di idrogeno verde nel 2030, per salire a quasi 4 milioni di tonnellate annue dal 2045 in poi, con un risparmio cumulato di 237 milioni di tonnellate di CO₂ entro quell’anno.

Ma l’efficienza è solo il punto di partenza. Un TRL 5, per quanto solido, non fa ancora un prodotto commerciale, e senza un costo competitivo non si esce dalla fase di dimostrazione. La domanda successiva è inevitabile: quanto costa davvero l’idrogeno che esce da un reattore TITAN?

Quanto costa davvero l’idrogeno dal biogas? Il conto per l’operatore

I numeri economici, quando si parla di pirolisi del biogas, vanno letti con il metro di chi gestisce un impianto di digestione anaerobica e deve decidere se aggiungere un modulo di produzione H₂. Per grandi installazioni, il costo di produzione stimato si aggira intorno ai 4,5 euro al chilogrammo. Se l’elettricità necessaria per alimentare le microonde e i sistemi ausiliari arriva da una rete a basso prezzo — o meglio ancora da un parco fotovoltaico dedicato — la cifra può scendere a circa 3,9 euro al chilogrammo. Sono valori che non fanno ancora gridare al miracolo competitivo: l’idrogeno grigio da reforming del metano, con le attuali quotazioni del gas, viaggia su livelli inferiori ai 2 euro al chilogrammo. Ma il confronto va fatto con l’idrogeno verde da elettrolisi, che oggi raramente scende sotto i 5-6 euro al chilogrammo se l’elettrolizzatore è collegato alla rete, e può avvicinarsi ai 4 euro solo in configurazioni off-grid con rinnovabili a bassissimo costo.

Il vero margine di miglioramento per TITAN non sta tanto nell’elettricità — che incide, ma non in modo dominante come nell’elettrolisi — quanto nel carbonio solido che il processo produce come co-prodotto. Quel carbonio, se collocato su un mercato dei materiali (nerofumo, additivi per polimeri, ammendanti agricoli), può trasformarsi in una voce di ricavo che abbatte il costo netto dell’idrogeno. E qui si apre un fronte che va oltre la semplice economia di processo: perché il carbonio rimosso dall’atmosfera — il biogas viene da biomassa, quindi da CO₂ biogenica — viene catturato in forma solida e non torna in circolo. È questo il profilo che tecnicamente si definisce carbon-negative. Eppure, anche con queste carte in regola, l’idrogeno turchese non trova ancora il giusto riconoscimento sul mercato.

Il paradosso turchese: perché l’impronta CO₂ negativa non conta (ancora)

Stando al consorzio TITAN, il valore di mercato dell’idrogeno turchese è, nel migliore dei casi, trattato come neutro, nonostante la sua impronta di CO₂ sia negativa. È un paradosso che inceppa il meccanismo degli investimenti: un chilogrammo di idrogeno grigio immette carbonio in atmosfera, uno verde da elettrolisi lo evita (ammesso che l’elettricità sia rinnovabile al 100% e addizionale), ma l’idrogeno turchese da biogas toglie carbonio dall’atmosfera e lo immobilizza. Il sistema di certificazione europeo, con le sue garanzie d’origine e i criteri di addizionalità, al momento non distingue tra emissioni evitate ed emissioni rimosse. Il risultato è che l’operatore che installa un modulo TITAN su un impianto a biogas deve competere sullo stesso piano tariffario di chi fa elettrolisi, senza poter monetizzare il servizio di rimozione del carbonio che sta effettivamente fornendo.

La pirolisi del biogas è considerata una tecnologia a emissioni negative proprio perché la fonte del carbonio è la biomassa — che ha fissato CO₂ durante la crescita — e il carbonio prodotto viene catturato in forma solida. Sulla carta, ogni tonnellata di carbonio solido sequestrato dovrebbe valere un corrispettivo, o almeno dare accesso a una tariffa premium sull’idrogeno venduto. Al momento, nessuno dei meccanismi di pricing del carbonio in vigore nell’Unione riconosce questo valore aggiuntivo. E senza un segnale di prezzo chiaro, i business case restano appesi a ipotesi di costo dell’elettricità favorevoli e a mercati volontari del carbonio ancora frammentati. Non è un difetto della tecnologia: è un ritardo del framework normativo e commerciale. La tecnologia è pronta. Ora serve un mercato che valuti il carbonio rimosso, non solo quello emesso.