Nuovo passo avanti nella produzione di idrogeno da rifiuti organici dalla Corea del Sud. Un team di ricerca del Korea Institute of Energy Research (KIER) ha sviluppato una tecnologia innovativa che migliora significativamente l’efficienza delle celle bio-elettrochimiche (BEC), ormai centrali nei processi produttivi. Questa scoperta potrebbe trasformare il trattamento dei rifiuti organici in una soluzione economica e sostenibile per la produzione di energia pulita, contribuendo agli obiettivi globali di neutralità carbonica.
Idrogeno dai rifiuti, dal biogas alle celle BEC
Quando si parla di “idrogeno da rifiuti” ci si riferisce per lo più al biogas generato dalla decomposizione microbica di rifiuti organici. Proprio questo gas si è affermato negli ultimi anni come una fonte promettente per la produzione di idrogeno pulito, e questo grazie a processi come il reforming a vapore o la pirolisi ad alte temperature, che permettono di convertire il biogas in idrogeno.
Tuttavia, questi metodi tradizionali presentano ostacoli significativi: non solo emettono anidride carbonica come sottoprodotto, ma richiedono anche grandi quantità di energia per mantenere le condizioni di alta temperatura, limitando così la loro applicazione su vasta scala.
Per affrontare questi ostacoli, diversi Paesi nel mondo hanno voluto puntare sulle celle bio-elettrochimiche, che utilizzano rifiuti ed elettricità per alimentare microrganismi capaci di generare elettroni e ioni idrogeno, i quali, combinati insieme, sono in grado di produrre idrogeno.
Si tratta di un approccio molto sostenibile, visto che le celle BEC operano a basse temperature ed emettono poche o nulle emissioni di CO2. Ma non sufficientemente potente. Nonostante i vantaggi, la loro implementazione su larga scala risente ancora oggi di un importante limite: quello della perdita di potenza. Con l’aumento delle dimensioni del sistema, la resistenza interna tende a crescere, e rallenta così i processi elettrochimici, aumentando di conseguenza la perdita di potenza.
Zero-Gap, una svolta nelle celle bio-elettrochimiche
E qui entra in gioco il team di ricerca del KIER, che come soluzione ha sviluppato una nuova tecnologia di tipo “zero-gap“, che riduce al minimo la distanza tra gli elettrodi della cella BEC e il separatore, limitando così quella resistenza elettrica che provoca la perdita di potenza. In questo modo, la produzione di idrogeno diventa ancora più efficiente.
Già in uso nei sistemi elettrochimici all’avanguardia, la tecnologia di tipo “zero-gap” prevede in generale una configurazione a strati, che spesso causa squilibri di pressione durante l’applicazione su larga scala. Ciò porta alla formazione di piccole lacune tra elettrodi e membrane, aumentando la resistenza elettrica e riducendo così l’efficienza. La versione sviluppata dal team coreano, invece, utilizza un coperchio cilindrico, che applica una pressione uniforme sul retro dell’elettrodo, garantendo un’aderenza completa al separatore.
Nel loro studio pubblicato sulla rivista Science of The Total Environment, il team ha riferito che l’adozione di questa innovativa tecnologia ha determinato un incremento della produttività di idrogeno del 120% e una produzione di elettroni superiore dell’80% rispetto ai metodi tradizionali.
Questi risultati sono stati confermati anche in esperimenti pilota su scala industriale, segnando un passo cruciale verso la commercializzazione delle celle BEC. Conclude il dottor Jwa Eunjin, a capo della ricerca:
“Questo sviluppo tecnologico non solo affronta le sfide ambientali ed economiche del trattamento dei rifiuti organici in Corea, ma rappresenta anche una svolta significativa nella produzione ad alta efficienza di energia pulita a idrogeno. Si prevede che la commercializzazione della cella bioelettrochimica ad alte prestazioni che abbiamo sviluppato darà un contributo sostanziale al raggiungimento della neutralità carbonica e alla transizione verso una società basata sull’idrogeno”.
