Il metano resta la base della produzione mondiale, mentre la via solare termochimica richiede temperature fino a 1500°C e ceria
L’idrogeno viene raccontato come il vettore della transizione, ma il punto di partenza è meno pulito di quanto sembri. Un articolo pubblicato lo scorso 9 settembre su Nature ricorda che la produzione di idrogeno dipende in gran parte da processi termochimici alimentati da combustibili fossili, con lo steam methane reforming, l’ossidazione parziale e la gassificazione del carbone come tecnologie industriali più diffuse. Tra queste, lo steam methane reforming domina su scala mondiale per efficienza e convenienza economica: il metano reagisce con vapore ad alta temperatura in presenza di un catalizzatore a base di nichel e produce idrogeno e monossido di carbonio. La gassificazione del carbone, invece, resta un approccio convenzionale soprattutto dove il carbone abbonda. Nemmeno la biomassa sfugge al paradosso: la gassificazione usa processi termochimici ad alta temperatura per ottenere un syngas ricco di idrogeno, ma siamo lontani da un’alternativa davvero diffusa.
Pulito solo sulla carta
Il paradosso dell’idrogeno “verde” sta nel modo in cui viene prodotto oggi. Lo steam methane reforming, basato su metano e catalizzatori a base di nichel, domina su scala mondiale per efficienza e convenienza; la gassificazione del carbone resta diffusa dove il carbone abbonda; perfino la biomassa, pur rinnovabile, passa da processi termochimici ad alta temperatura. Le ricerche sulla scissione termochimica dell’acqua hanno fatto i primi passi nei primi anni Ottanta, ma non hanno ancora prodotto una tecnologia industriale matura. La produzione solare termochimica di idrogeno (STCH) viene descritta come una via alternativa che converte l’energia solare in calore e poi in idrogeno senza bisogno di produrre elettricità. Sembra la scorciatoia perfetta. Ma ha un prezzo nascosto: un materiale chiamato ceria, e una temperatura che sfiora i 1500°C.
La scorciatoia solare e il suo tallone d’Achille
Dalle ciminiere del metano alle torri solari: il passaggio promesso è la scissione termochimica dell’acqua. Il materiale su cui si concentra la ricerca è il biossido di cerio, o ceria. Anche se i ricercatori esplorano alternative come perovskiti e ossidi individuati con il machine learning, il CeO2 rimane il materiale di riferimento per la produzione solare termochimica di idrogeno. Il Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti, nel suo programma sull’idrogeno, descrive il ciclo termico diretto a due fasi basato sull’ossido di cerio come uno dei due approcci canonici per la scissione termochimica dell’acqua. I cicli diretti sono meno complessi, con meno passaggi, ma richiedono temperature operative più elevate rispetto ai più complicati cicli ibridi.
Ed è qui che l’eleganza si scontra con la termodinamica. La ceria è attualmente il materiale ossido di riferimento per lo splitting dell’acqua con un ciclo a due fasi di riduzione e ossidazione. Secondo il National Renewable Energy Laboratory, la produzione di idrogeno con CeO2 è molto limitata a meno che la riduzione non avvenga a temperature molto elevate, di 1500°C o anche superiori. In altre parole: la scorciatoia solare promette di evitare l’elettricità, ma chiede calore estremo e un ossido di terre rare. Non è solo un problema di ingegneria.
E qui entra in gioco un altro numero: aprile 2025, quando Pechino ha stretto i rubinetti delle terre rare. La ceria non è solo un problema di ingegneria, ma di geopolitica.
Il conto alla rovescia dei target e il vincolo cinese
Nell’ottobre 2026, il target intermedio di 2 dollari al chilo fissato per il 2025 è già storia. Il Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti indicava un obiettivo di 2 dollari al chilo di idrogeno entro il 2025 e un traguardo di 1 dollaro al chilo entro il 2030. Ma il vero vincolo non è solo tecnologico.
Aprile 2025: la Cina ha limitato le esportazioni di terre rare pesanti e magneti, cogliendo impreparati i governi occidentali. Le conseguenze non riguardano solo l’elettronica o le turbine eoliche: la ceria alla base della via solare termochimica è un ossido di cerio, e il cerio fa parte della stessa catena di approvvigionamento oggi condizionata dalle decisioni di Pechino. Non serve immaginare scenari: è già accaduto. La promessa di un idrogeno solare senza elettricità si scontra quindi con la realtà di una supply chain che non controlliamo.
Resta una domanda: chi pagherà l’eventuale premio geopolitico sull’idrogeno solare? Le imprese che investono nelle torri solari? I consumatori finali? I governi che hanno promesso la transizione? I target di costo, scritti sulla carta, non dicono nulla su questo. L’idrogeno verde è una promessa o un nuovo anello della stessa catena di dipendenza? La risposta, per ora, è nelle mani di chi controlla le terre rare.
