Come produrre idrogeno dall’acqua

Come produrre idrogeno dall’acqua: metodo fai da te per la produzione di idrogeno in casa a partire dall’acqua e reazioni chimiche che riescono a strappare i due atomi di idrogeno alla molecola di acqua.

Siamo ancora distanti da quella che è definita “economia dell’idrogeno”. Certo, l’idrogeno può essere un ottima fonte energetica ma sono ancora molti i limiti da superare, soprattutto quando si parla di produzione e immagazzinamento. In Italia, di auto a idrogeno in commercio se ne conta solo una (la Toyota Mirai) mentre in Germania degli esempi virtuosi di centrali eoliche utilizzano l’idrogeno come mezzo efficiente di stoccaggio dell’energia.

L’idrogeno può essere estratto dagli idrocarburi e dai combustibili fossili ma per produrre idrogeno pulito si sfrutta l’acqua, attraverso la produzione biologica (sfruttando microrganismi, alghe, bioreattori…), mediante il calore (termolisi) o sfruttando l’elettricità (elettrolisi). Tra i metodi appena elencati per la produzione di idrogeno pulito, l’impiego dei bioreattori è quello più efficiente. Per produrre idrogeno dall’acqua mediante elettrolisi o termolisi bisogna investire energia e non sempre il bilancio energetico (e ambientale) sono favorevoli!

Come produrre idrogeno in casa dall’acqua

Se siete affascinati dalla chimica, questo esperimento fa al caso vostro e vi consentirà di produrre idrogeno in casa, a partire dall’acqua.

Prima di procedere con l’azione, meglio fare molto attenzione: alcuni degli elementi usati nell’esperimento per produrre idrogeno in casa, possono essere molto pericolosi.

L’idrogeno è il primo elemento della tavola periodica, esso non può essere creato dal nulla ma si può “strappare” all’acqua, infatti, anche in casa, possiamo produrre idrogeno sfruttando una reazione in fase acquosa. Cosa occorre per l’esperimento?

• NaOH
  non vi lasciate spaventare dal nome, potete trovarlo in qualsiasi ferramento o in supermercati ben forniti, vi basterà chiedere di prodotti per depurare lo scarico o più comunemente, potete chiedere della “soda caustica”. L’idrossido di sodio è una base (fortemente alcalino) che può essere preparata in casa a partire dalle ceneri del legno.
• Foglio di alluminio da un metro
• Una piccola bottiglia di vetro
• Un palloncino di plastica
  Vi servirà per immagazzinare il vostro idrogeno gassoso
• Un fiammifero e un’asse di scopa
  opzionale
• Acqua
  La fonte del nostro idrogeno
• Attrezzatura di sicurezza come guanti, occhialini…

Con questo esperimento faremo reagire l’Idrossido di Sodio (NaOH) con l’alluminio (Al), in presenza di acqua per la produzione di idrogeno.

Per una maggiore sicurezza è meglio condurre l’esperimento all’aperto, in una zona ventilata. Conducete l’esperimento seguendo tutte le regole del buon senso e, dato che userete il fuoco, preparate un secchio d’acqua per scongiurare qualsiasi imprevisto.

La prima cosa da fare per produrre idrogeno dall’acqua è versare due cucchiai di NaOH nella bottiglia di vetro.

Prendete un foglio di alluminio lungo circa un metro e avvolgetelo finemente su se stesso. Una volta piegato ordinatamente, inserite l’alluminio nella bottiglia, non vi preoccupate se la maggior parte di alluminio non tocca l’idrossido di sodio, la reazione avverrà ugualmente.

Riempite un terzo della bottiglia con acqua e guardate la reazione iniziare. I tempi della reazione possono essere lunghi, tutto dipende dalla fonte di idrossido di sodio che avete utilizzato (se avete usato soda caustica pura, prodotti disgorganti per depurare gli scarichi intasati o altre fonti).

Con l’inizio della reazione, la bottiglia dovrebbe surriscaldarsi e iniziare a emettere del fumo.

Per raccogliere l’idrogeno gassoso appena prodotto a partire dall’acqua, vi servirà il palloncino.

Posizionate il palloncino sulla porzione superiore della bottiglia, fatelo subito dopo aver versato l’acqua. I tempi di reazione variano con le concentrazioni dei reagenti, talvolta occorrono anche più di 10 minuti quindi abbiate pazienza.

Per prendere il vostro palloncino di idrogeno, indossate i guanti e tappatelo con il classico nodo. Ricordate che l’idrogeno è utilizzato come carburante per le automobili quindi è infiammabile. Se avete intenzione di farlo esplodere, fatelo sempre all’aperto utilizzando un fiammifero legato a una mazza di scopa con del nastro adesivo. Impugnate l’asse all’estremità più distante e avvicinate il fiammifero al palloncino per ottenere un’esplosione. Fate molta attenzione!

Produrre idrogeno dall’acqua

Nell’esperimento precedente abbiamo visto come produrre idrogeno dall’acqua con reagenti facili da reperire. Ricercatori, chimici e genetisti stanno concentrando le loro energie nell’individuare microrganismi in grado di sintetizzare idrogeno a partire da diversi substrati, in Italia si lavora molto sui rifiuti organici come fonte di idrogeno.

Una tecnica pulita per la produzione dell’idrogeno dall’acqua vede l’utilizzo del calore e di catalizzatori in grado di scindere i due atomi di idrogeno da quello di ossigeno. Un approccio efficace per la scissione dell’acqua potrebbe portare un metodo relativamente economico e pulito per la produzione di idrogeno su larga scale, senza l’uso di combustibili fossili.

L’elettrolisi è un processo costoso che richiede grandi quantità di energia elettrica, per questo che i chimici si stanno muovendo sul fronte della termolisi per la produzione di idrogeno a partire dall’acqua. Sul fronte della termolisi, molte strade sono da evitare perchè producono intermedi tossici o corrosivi e necessitano di elevate temperature. Attualmente, il processo di termolisi più promettente prevede un ambiente a temperatura relativamente bassa e l’uso di ossido di manganese come base di partenza. In questo modo è la stessa reazione a produrre il calore necessario alla scissione dell’acqua. Questo approccio sperimentale per la produzione di idrogeno dall’acqua è stato messo a punto dall’ingegnere chimico Mark Davis, professore presso il MIT, Massachussetts institute of Technology.

I ricercatori si muovono molto sul fronte della produzione pulita dell’idrogeno (quando si parla di elettrolisi, mirano a produrre idrogeno sfruttando l’elettricità prodotta da un impianto solare o eolico) e non mancano progressi e processi sperimentali anche sul fronte dello stoccaggio. Tra le soluzioni più innovative per immagazzinare l’idrogeno vi sono i nanotubi di carbonio. Tale soluzione per stoccare idrogeno si basa sul fatto che alcuni metalli possono assorbire l’idrogeno gassoso per poi rilasciarlo. Una forma di stoccaggio dell’idrogeno intelligente e pratica, prevede l’utilizzo di nanotubi di carbonio che consentono di liberare H2 anche a temperatura ambiente e pressioni moderate.

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Pubblicato da Anna De Simone il 25 Luglio 2016