Produzione di idrogeno: nuove sfide per la sostenibilità e la sicurezza

A cura della Redazione

L’idrogeno è considerato una delle risorse essenziali per il raggiungimento della neutralità climatica in Europa. Una recente pubblicazione Inail riporta gli studi per processi innovativi per la produzione di idrogeno “verde”, approfondendo sia aspetti di ottimizzazione tecnologica sia aspetti di sicurezza per ridurre il rischio di esplosione.

Cosa tratta:

Il volume Inail “Processi innovativi biologici e bio-elettrochimici per la produzione di idrogeno da matrici organiche di scarto” presenta i risultati del progetto Bric, dedicato allo sviluppo di tecnologie sostenibili per la produzione di idrogeno “verde” da rifiuti organici urbani, industriali e agricoli.

Lo studio si è focalizzato in particolare sui limiti di infiammabilità delle miscele prodotte e su come garantire la sicurezza di questi impianti, gestendo il rischio esplosione.

Produzione di bioidrogeno da rifiuti urbani

La ricerca ha studiato l'utilizzo di fanghi di depurazione municipali e FORSU (Frazione Organica dei Rifiuti Solidi Urbani) per la produzione di bioidrogeno mediante processi di Dark Fermentation (DF). Sono stati valutati diversi pretrattamenti delle matrici, evidenziando l'efficacia della zeolite-chabasite nel migliorare la biodisponibilità della sostanza organica e ridurre la presenza di ammoniaca libera, favorendo così la produzione di idrogeno.

Valorizzazione di residui agricoli

Il progetto ha valutato il potenziale di produzione di idrogeno da diversi residui e sottoprodotti agricoli, tra cui:

  • colture energetiche (mais e triticale);
  • liquami zootecnici (deiezioni bovine, suine e polline);
  • scarti lignocellulosici da fungaie;
  • sottoprodotti dalla produzione di vino.

Le prove hanno evidenziato che la co-fermentazione e il corretto bilanciamento del rapporto carbonio/azoto migliorano significativamente la stabilità del processo e la resa in bioidrogeno. Le vinacce e la fungaia hanno mostrato risultati particolarmente interessanti in termini di produzione di idrogeno e acidi grassi volatili.

Sicurezza dei processi

Le tecniche illustrate per la produzione di idrogeno verde sono di grande interesse a livello internazionale, per migliorare la sostenibilità in settori come i trasporti e la mobilità.

Uno dei motivi che frena la diffusione dell’idrogeno è legato alle criticità di sicurezza, che riguardano anche gli impianti di produzione.

Su questo si sono concentrati gli sforzi del gruppo di ricerca. Sono stati studiati:

  • i limiti di infiammabilità delle miscele gassose contenenti idrogeno;
  • l'effetto della CO₂ sulla propagazione della fiamma;
  • la classificazione delle aree ATEX;
  • i sistemi di monitoraggio mediante sensori innovativi per la rilevazione dell'idrogeno.

Lo studio conferma che elevate concentrazioni di CO₂, in quanto inerte, riducono il rischio di propagazione della fiamma, abbassando la temperatura di fiamma e rendendola meno reattiva.

Conclusioni

Lo studio riporta risultati interessanti, che dimostrano la possibilità di produrre idrogeno con buon grado di purezza anche da scarti, con i dovuti accorgimenti. Non sempre il costo energetico del processo lo rende sostenibile, ma la ricerca ha buone premesse per sviluppi futuri, anche dal punti di vista della sicurezza degli impianti.

COSA DICE LA LEGGE

  • D.Lgs. 81/2008, Titolo XI "Protezione da atmosfere esplosive".
  • Direttiva ATEX 1999/92/CE.
  • Direttiva ATEX 2014/34/UE.
  • Regolamento (UE) 2023/1804 (AFIR), che impone obiettivi per la diffusione di infrastrutture per combustibili alternativi come l'idrogeno.
  • Norme CEI EN 60079 per la classificazione delle aree con pericolo di esplosione, scelta degli impianti elettrici e gestione delle atmosfere esplosive.

INDICAZIONI OPERATIVE

Alcune indicazioni per coloro che si trovano a gestire impianti simili con rischio esplosione.

  1. Effettuare e aggiornare periodicamente la valutazione del rischio esplosione e la classificazione delle aree ATEX e, quando previsto, redigere il Documento sulla Protezione contro le Esplosioni (DPCE).
  2. Garantire un efficace monitoraggio delle concentrazioni di miscele esplosive, tramite rilevatori e sensori dedicati, con sistemi di controllo continui che permettano di ricevere allarmi tempestivi in caso di superamento dei limiti e anomalie.
  3. Adottare sistemi di controllo da remoto per monitorare in tempo reale parametri di processo e anomalie che potrebbero favorire la formazione di atmosfere esplosive
  4. Verificare periodicamente ventilazione, sistemi di captazione e impianti di trattamento gas, programmando le manutenzioni periodiche anche con software dedicati.
  5. Predisporre procedure di emergenza specifiche per fughe di gas, incendi ed esplosioni.
  6. Formare e addestrare il personale sui rischi associati e sulle procedure di emergenza.
  7. Mantenere tracciabilità documentale e gestione delle verifiche mediante software dedicati alla compliance HSE e alla gestione degli impianti.
  8. Installare apparecchiature e componenti certificati ATEX nelle zone classificate.

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