Sulla gamma Iron del Minnesota, i produttori esplorano il combustibile a idrogeno per ridurre le emissioni

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L'articolo seguente è stato prodotto da Energy News Network in collaborazione con KAXE/KBXE, una stazione radio comunitaria indipendente e senza scopo di lucro nel Minnesota settentrionale.

Il leader di una partnership regionale sull’idrogeno sta esplorando l’utilizzo della fonte di combustibile emergente per contribuire a rendere la Iron Range del Minnesota un leader nella produzione di acciaio verde.

“Sì, certamente ha un grande potenziale”, ha affermato Tom Erickson, presidente e direttore operativo dell’Heartland Hydrogen Hub, uno dei sette progetti regionali recentemente finanziato dal Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti per rilanciare la produzione di combustibile a idrogeno. “Il primo ovvio utilizzo dell’idrogeno nell’industria della taconite (estrazione mineraria) è proprio per produrre elettricità”.

Il governo degli Stati Uniti sta investendo miliardi per sviluppare hub regionali di produzione di idrogeno, con l’obiettivo di stimolare le infrastrutture necessarie per aumentare l’offerta e abbassare i costi abbastanza da renderla commercialmente sostenibile.

L’idrogeno emette solo vapore acqueo e aria calda quando viene bruciato, ma in genere viene prodotto dal gas naturale in un processo che crea elevate emissioni di gas serra. IL Hub dell'idrogeno nel cuore del paese utilizzerà l’energia rinnovabile e l’energia nucleare per cercare di ridurre l’impatto sul clima, nonché il prezzo.

L’obiettivo iniziale sarà la fornitura di idrogeno per i fertilizzanti ammoniacali, ma Erickson ha affermato che la stessa produzione potrebbe anche sostituire i combustibili ad alta intensità di carbonio utilizzati per riscaldare e alimentare le operazioni di estrazione della taconite nella Iron Range.

"Quell'industria utilizza molto gas naturale per il riscaldamento e i sistemi termici, per produrre pellet", ha detto Erickson. “Dovresti progettare (i sistemi) in modo leggermente diverso, ma potresti sicuramente aggiungere un po’ di energia da idrogeno e ridurre le emissioni da quel punto di vista”.

Manipolazione delle molecole

L’elemento più abbondante nell’universo, l’idrogeno è stato storicamente difficile da sfruttare per produrre energia. Il disastro di Hindenburg del 1937 è un famigerato esempio che dimostra le qualità esplosive dell’idrogeno.

“Non puoi estrarlo. Non puoi piantare un tubo nel terreno e poi portare su l’idrogeno. Devi produrlo da qualcos'altro. È la molecola più piccola, la più difficile da intrappolare”, ha spiegato Erickson. "È la cosa più difficile da spostare una volta che l'hai prodotta, quindi abbiamo alcune cose che dobbiamo superare e portare avanti con nuove idee innovative per ridurre davvero i costi."

La maggior parte dell’idrogeno commerciale viene oggi prodotta separando gli atomi di idrogeno dal metano ad alto calore e pressione, con molti impianti industriali che utilizzano il gas naturale come fonte di metano. Questo metodo produce idrogeno, monossido di carbonio e una quantità relativamente piccola di anidride carbonica.

Si scopre che il Minnesota è altamente competitivo per la produzione di ferro e acciaio verde, rispetto ad altri stati del paese.

L'elettrolisi separa l'idrogeno dall'acqua utilizzando una corrente elettrica. Questo metodo non crea sottoprodotti o emissioni diverse da ossigeno e idrogeno. È l’obiettivo principale degli investimenti del Dipartimento dell’Energia nell’energia dell’idrogeno.

Si prevede che i progetti dell’Heartland Hydrogen Hub ridurranno le emissioni di carbonio di circa 1 milione di tonnellate all’anno, l’equivalente di 220,000 auto a benzina.

Erickson – che è anche direttore della ricerca esplorativa presso l’Università del North Dakota – ha affermato che le infrastrutture per l’uso dell’idrogeno su scala più ampia sono nel futuro.

“I trasporti marittimi – che si tratti di treni o di navi che trasportano grandi quantità di petrolio – sono obiettivi ancora più grandi”, ha affermato. “Forse anche obiettivi un po’ più semplici per l’applicazione del combustibile a idrogeno”.

Erickson, il cui nonno e numerosi altri parenti lavoravano nelle miniere di taconite sulla Iron Range, ha affermato che la tecnologia per produrre pellet di taconite di qualità superiore è stata studiata a Keewatin, dove US Steel prevede di investire 150 milioni di dollari in un nuovo impianto di taconite di qualità superiore.

"La gente della zona ha esaminato i pellet di taconite di qualità superiore prodotti dal gas naturale, dai gas derivati dal carbone e, naturalmente, dall'idrogeno", ha detto Erickson.

L’Heartland Hydrogen Hub è attualmente in fase di sviluppo del concetto ed Erickson ha affermato di essere entusiasta dell’avanzamento della tecnologia energetica per il futuro.

“Ciò che mi entusiasma di più è iniziare a vedere una produzione di idrogeno su larga scala”, ha affermato. “Una volta che inizieremo a produrlo, possiamo iniziare a trovare altri modi per utilizzare le cose che avvantaggiano la società, modi diversi in cui possiamo manipolare la molecola…. per fornire energia pulita, affidabile e sostenibile”.

Sentire il caldo

L’acciaio viene prodotto utilizzando molto calore e gli altiforni alimentati a carbone sono ancora utilizzati per il 57% della capacità globale di produzione dell’acciaio. Si tratta di una diminuzione rispetto all’anno precedente, quando il 67% della capacità siderurgica mondiale era prodotta utilizzando altiforni – segnando un passaggio verso la tecnologia dei forni ad arco elettrici in tutto il mondo.

La gamma del ferro fornisce tre quarti del minerale di ferro del paese, da cui viene prodotto l'acciaio. Produttori di acciaio come U.S. Steel e Cleveland-Cliffs, che possiedono le attività minerarie nella Iron Range, stanno assistendo a una crescente pressione da parte di governi, investitori e clienti per ridurre le loro emissioni climatiche. Non si tratta solo del potenziale per le future normative ambientali. Sempre più aziende sono disposte a pagare un premio per l’acciaio che presenta un’impronta di carbonio inferiore.

Si prevede che la riduzione delle emissioni derivanti dall’attività mineraria e da altre industrie pesanti costituirà una sfida più grande rispetto alla bonifica delle automobili o delle centrali elettriche. Ciò è dovuto alla necessità di alimentare enormi forni e altre apparecchiature per le quali le alternative elettriche non sono ampiamente disponibili.

Questi fattori stanno portando molti produttori a esplorare il potenziale dell’idrogeno. Cleveland-Cliffs, che possiede e gestisce Hibbing Taconite, ha già impegnata a finanziare un progetto di energia a idrogeno nel suo stabilimento di Toledo. Senza alcuna modifica all’impianto, l’azienda afferma che potrebbe sostituire fino al 30% del consumo di gas naturale con idrogeno. E con il miglioramento delle attrezzature e altri investimenti, questa cifra potrebbe salire al 70%, pari a 1 milione di tonnellate di gas serra ogni anno.

Cleveland-Cliffs fa anche parte di un hub per l’idrogeno finanziato dal governo federale con sede nel nord dell’Indiana. Nel mese di ottobre l’azienda è stata riconosciuta dal Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti per aver ridotto di oltre un terzo le proprie emissioni di gas serra.

La società non ha risposto alle richieste di commento su cosa potrebbero significare i suoi sforzi di riduzione delle emissioni per il Minnesota settentrionale, ma il ricercatore Rolf Weberg ha affermato che l’industria mineraria dello stato è ben posizionata per utilizzare l’idrogeno.

“Si scopre che il Minnesota è di gran lunga altamente competitivo per la produzione di ferro e acciaio verde, rispetto ad altri stati del paese”, ha affermato Weberg, direttore esecutivo del Natural Resource Research Institute dell’Università del Minnesota-Duluth. “Abbiamo essenzialmente tutte le risorse, comprese le infrastrutture per l’energia futura e l’accesso all’acqua. Tutto ciò di cui hai bisogno per un approccio basato sull’idrogeno nella preparazione del ferro e dell’acciaio verdi”.

Le conversazioni sul futuro dell'energia dell'idrogeno sono solo all'inizio.

"L'industria del Minnesota ha investito per prepararsi a questo", ha detto Weberg. “È un’entusiasmante opportunità da cogliere per il Minnesota e la conversazione è appena iniziata. Questa è un’opportunità per guidare davvero la carica in questo settore, e farlo anche in tandem con l’idrogeno verde e l’acciaio verde”.