La nuova legislazione sul clima dei Democratici, che il Presidente Joe Biden ha firmato questa settimana, è stata descritta come "trasformativa" e "che cambia le carte in tavola". Ma forse la parola più adatta è "scioccante" - in senso positivo, per una volta. Secondo un'analisi dopo l'altra, è diventato chiaro che questo è ciò di cui gli Stati Uniti hanno bisogno per mantenere le promesse di combattere il cambiamento climatico. Per gli scienziati del clima, abituati da tempo a gridare al vento - o almeno ai loro feed di Twitter - è qualcosa da festeggiare. "Siamo entusiasti di questa legge", afferma Morgan Rote, direttore del settore clima degli Stati Uniti presso l'Environmental Defense Fund.
In un disegno di legge così vasto, i compromessi saranno sempre necessari. Le disposizioni per i nuovi contratti di locazione di petrolio e gas sono il più ovvio, inserito per placare il senatore Joe Manchin (D-W. Va.). Così come i potenziali compromessi sulle autorizzazioni ambientali, che includono un'ampia deferenza nei confronti degli oleodotti e dei gasdotti. Ma forse non c'è nulla di così confuso - o di così potenzialmente esteso e duraturo - come i generosi incentivi all'idrogeno "pulito" previsti dal disegno di legge. Se questa legge consente un maggiore sviluppo dei combustibili fossili, è con la tacita speranza che l'industria stia affrontando un inevitabile declino. La teoria è che l'industria si estinguerà comunque con l'esaurirsi della domanda di petrolio e di gas, superata da fonti di energia più pulite. L'idrogeno? È qui per restare.
Questa spinta non è esattamente nuova. Le disposizioni, che ricalcano quelle che decenni fa hanno contribuito a far decollare gli investimenti nel solare, si basano su altri sforzi recenti, come l'investimento di 8 miliardi di dollari nella legge sulle infrastrutture 2021 dell'amministrazione Biden per la costruzione di hub dell'idrogeno in tutto il Paese che possano fungere da epicentri di produzione e distribuzione del carburante. Questi sono stati ampiamente derisi come potenziali "ponti verso il nulla", senza incentivi che avrebbero fatto crescere l'offerta e la domanda di idrogeno. Questo disegno di legge li prevede, con crediti d'imposta sulla produzione che diventano più generosi a seconda di quanto "pulito" sia l'idrogeno.
L'uso dell'idrogeno è indubbiamente pulito: si combina con l'ossigeno per produrre vapore acqueo ed energia e ha applicazioni per l'alimentazione di servizi pubblici, case e automobili. Ma può comportare l'utilizzo di fonti di energia più sporche, spesso il gas naturale, che contiene metano che riscalda il clima. Uno dei motivi per cui l'idrogeno gode di un sostegno da parte dell'industria petrolifera e del gas è che il combustibile, che può presentarsi in forma gassosa o liquida, consente di riutilizzare le infrastrutture per i combustibili fossili che sono destinate a essere abbandonate durante il passaggio alle energie rinnovabili.
Gli esperti di energia usano spesso un arcobaleno di parole per descrivere le virtù relative di questi processi di produzione dell'idrogeno. Innanzitutto c'è l'idrogeno "grigio", il metodo di produzione dominante oggi, che combina metano e vapore acqueo attraverso un processo chiamato "steam reforming". Nel processo, l'anidride carbonica di scarto viene rilasciata nell'atmosfera.
Poi c'è l'idrogeno "blu", che è la stessa cosa, ma prevede la cattura di parte della CO2 e il suo seppellimento nel sottosuolo. Altri processi prevedono la scissione delle molecole d'acqua con l'elettricità, la cosiddetta elettrolisi. È "verde" quando l'elettricità è prodotta con energie rinnovabili e rosa quando è nucleare (una potenziale ancora di salvezza per le centrali in difficoltà). C'è anche il turchese, il giallo e il marrone, ma non esageriamo.
Il disegno di legge è agnostico quando si tratta di un metodo specifico (o di un codice colore) e stabilisce invece una scala progressiva di incentivi basata sugli effetti di riscaldamento del ciclo di vita della produzione del combustibile. Il limite per questi benefici è fissato a un valore equivalente al rilascio di 4 chilogrammi di biossido di carbonio, che rientra nella categoria "blu" dell'idrogeno. Questi incentivi aumentano man mano che la quantità di emissioni equivalenti di CO2 si avvicina a zero, cosa che probabilmente si potrà ottenere solo utilizzando l'elettrolisi con fonti di elettricità a basso contenuto di carbonio.
Quanto è "pulita" questa gamma di opzioni? "Pulita rispetto a cosa?", si chiede Arvind Ravikumar, ricercatore di politica energetica presso l'Università del Texas ad Austin. È più pulito, per la maggior parte, rispetto alla combustione diretta dei combustibili fossili. Ma è più sporca di molti altri modi di produrre energia, come l'eolico e il solare. E la definizione di "pulito" varia a seconda delle leggi federali che si consultano. "In questo momento è un termine completamente privo di significato", afferma Emily Grubert, studiosa di politica energetica sostenibile presso l'Università di Notre Dame.
Da un certo punto di vista, la definizione contenuta nel disegno di legge rappresenta un grande miglioramento per la politica statunitense. Le legislazioni precedenti, come quella sulle infrastrutture, riguardavano solo il processo di produzione dell'idrogeno stesso, ignorando uno dei motivi principali per cui gli attuali metodi di produzione dell'idrogeno "grigio" e "blu" sono così sporchi: la loro dipendenza da un sistema di gas naturale che perde grandi quantità di metano nell'aria. Queste perdite, che si verificano in ogni fase del ciclo di vita del gas naturale - dai pozzi di estrazione alle tubature che attraversano le case dei sobborghi - sono state storicamente poco monitorate e hanno portato a forti sottostime degli effetti del combustibile sul riscaldamento del pianeta.
Secondo Ravikumar, i nuovi incentivi all'idrogeno si abbinano bene alle nuove regole previste dalla legge sulla riduzione dell'inflazione, che mirano a costringere l'industria del gas naturale a ripulirsi. La proposta prevede sanzioni per i produttori che non riescono a chiudere le perdite di metano. Secondo i modelli di Ravikumar, se l'industria riuscirà a ridurre le perdite a un numero tale da evitare le sanzioni - e, cosa fondamentale, a rispettare gli standard con un monitoraggio e un'applicazione rafforzati, come prevede anche la proposta di legge - allora le emissioni complessive del ciclo di vita della produzione di idrogeno blu saranno ben avviate verso i quattro chilogrammi. Per arrivarci basterebbe un tasso moderatamente alto di cattura e stoccaggio del carbonio.
Ok, questo rende l'idrogeno "pulito"? Dipende ancora. "Oggi lo considererei a basse emissioni di carbonio", afferma Ravikumar, notando che 4 chilogrammi di CO2 sono tra un quarto e un terzo della quantità prodotta dagli attuali processi di idrogeno "grigio". La sfida è proiettarsi nel futuro. "Se ci si pone le stesse domande tra 30 anni, forse non è più a basse emissioni di carbonio", aggiunge.
Per la Grubert, anche se numeri specifici, come il limite dei quattro chilogrammi, possono sembrare una definizione chiara, è difficile ritenere le aziende responsabili delle emissioni del ciclo di vita. Preferisce una definizione di "pulito" che sia radicata in specifici metodi di produzione, come l'elettrolisi, piuttosto che il gas naturale. Anche se l'elettricità che alimenta l'elettrolisi non è generata con metodi totalmente puliti, l'importante è che abbia un "percorso plausibile" verso l'azzeramento delle emissioni, perché la rete diventa ogni giorno più verde. Affidarsi a sistemi che producono gas naturale non offre questo percorso. "Investire in un mucchio di infrastrutture che non hanno un percorso verso lo zero è un problema", afferma.
L'evoluzione della situazione dipenderà dalle dimensioni dell'economia dell'idrogeno. C'è un ampio consenso sul fatto che il carburante sia un ottimo strumento per ripulire i settori dell'economia più difficili da decarbonizzare, come il trasporto aereo a lungo raggio, che è più adatto al carburante per jet che all'energia delle batterie, o la produzione di acciaio, che richiede l'accensione di forni a molte migliaia di gradi. Questa è quella che Ilissa Ocko, senior climate scientist dell'Environmental Defense Fund, chiama la categoria "senza rimpianti". Idealmente, l'idrogeno dovrebbe essere prodotto con l'elettrolisi. È costoso, ma può valere la pena di decarbonizzare industrie molto difficili.
Altri hanno una visione più ampia che prevede l'uso dell'idrogeno per fare cose come alimentare le automobili o riscaldare le case. Si tratta di un combustibile "tutto sommato"", ha detto Manchin l'anno scorso in occasione di una conferenza che illustrava i piani per la produzione di idrogeno "pulito" (di nuovo questa parola) dal gas naturale degli Appalachi. Ma i critici sostengono che l'idrogeno non è il candidato più ovvio per questo tipo di posti di lavoro. Batterie e pannelli solari sempre più economici e potenti rendono l'elettrificazione di case e veicoli un'opzione più interessante.
Ocko sottolinea un altro problema: anche se l'idrogeno viene prodotto in modo pulito, può comunque riscaldare il pianeta. L'idrogeno è la molecola più piccola che esista", afferma, "il che lo rende straordinariamente bravo a sfuggire dai tubi che lo trasportano". Le ricerche e il monitoraggio di queste perdite sono stati scarsi, ma si sta delineando un quadro che dimostra che quando l'idrogeno gassoso viene rilasciato nell'aria, reagisce con i radicali idrossilici - coppie di atomi di idrogeno e ossigeno - formando vapore acqueo. Questo impedisce agli idrossili di svolgere un altro compito: distruggere le molecole di metano. Per ironia della sorte, un gas prodotto per distruggere il metano finisce per far rimanere più metano nell'atmosfera.
Ipotizzando un tasso di perdite del 10% - alto, ma una stima ragionevole - il team di Ocko ha scoperto che la sostituzione dei combustibili fossili anche con il cosiddetto idrogeno verde ridurrebbe il riscaldamento solo della metà nei prossimi 20 anni, anche se i benefici aumentano nel tempo fino a una riduzione dell'80% entro il 2100. (Questo perché gli effetti dell'idrogeno nell'atmosfera hanno vita breve, mentre le emissioni di carbonio durano migliaia di anni e si accumulano).
"Questo è molto simile a quello che abbiamo visto con il gas naturale", afferma Ocko. In entrambi i casi, i ricercatori sono stati in grado di tracciare i grandi pennacchi, ma non tutte le piccole perdite che si sommano agli effetti sostanziali sul riscaldamento climatico. Più gli usi diventano periferici, come l'uso dell'idrogeno per riscaldare le case o rifornire le auto, più è difficile monitorare le perdite. "Siamo molto preoccupati per questo", afferma l'autrice. "Non c'è modo di rendere questi sistemi ermetici". L'altro problema è che non esistono sensori commerciali in grado di rilevare concentrazioni così piccole di idrogeno, misurate in parti per miliardo.
Ma questi strumenti sono in arrivo, aggiunge Ocko. "La differenza fondamentale tra la storia del gas naturale e il punto in cui ci troviamo con l'idrogeno è che l'idrogeno è agli inizi", afferma. Nell'IRA, gli incentivi per stimolare la produzione di idrogeno sono solo uno dei tanti strumenti dell'arsenale climatico, con altri miliardi destinati all'elettrificazione e alla revisione della rete. Nei prossimi anni si tratterà di spingere gli usi giusti e di limitare le conseguenze negative. "Vogliamo anticipare il problema", aggiunge.