Produrre idrogeno verde direttamente dall’acqua del mare, senza doverla prima desalinizzare, è uno degli obiettivi più ambiziosi della ricerca sull’energia pulita. Non si tratta di fantascienza: i progressi nell’elettrolisi marina diretta stanno diventando sempre più concreti, anche se la strada verso la commercializzazione su larga scala presenta ancora ostacoli tecnici significativi che vale la pena capire bene.
Perché l’acqua dolce è un problema per l’idrogeno verde
L’elettrolisi tradizionale — quella che scinde l’acqua in idrogeno e ossigeno attraverso una corrente elettrica — funziona bene con acqua purificata o demineralizzata. Il motivo è semplice: l’acqua dolce è un ambiente controllato, privo di sali, cloro e altri composti che interferiscono con gli elettrodi e le membrane dell’elettrolizzatore.
Il problema è che l’acqua dolce è una risorsa scarsa. Usarla in grandi quantità per produrre idrogeno significa sottrarre una materia prima preziosa ad usi agricoli, industriali e civili. Al tempo stesso, l’elettrolisi standard in acqua dolce dissipa comunque una parte significativa dell’energia immessa nel processo, rendendo il rendimento complessivo tutt’altro che ottimale.
L’oceano, al contrario, copre oltre il 70% della superficie terrestre. Se si riuscisse a sfruttarlo direttamente come fonte di molecole d’acqua da scindere, la produzione di idrogeno verde potrebbe avvicinarsi a impianti costieri di grande scala, integrandosi con l’energia eolica offshore o con il fotovoltaico galleggiante.
Gli ostacoli reali dell’elettrolisi marina diretta
L’acqua di mare non è semplicemente “acqua con del sale”. Contiene cloruri, magnesio, calcio, solfati, microorganismi e una serie di composti che, a contatto con gli elettrodi di un elettrolizzatore, causano tre tipi principali di danno: scaling (depositi minerali), corrosione e competizione elettrochimica.
Il cloro è il nemico più insidioso. Durante l’elettrolisi, invece di produrre solo ossigeno all’anodo, l’acqua marina tende a generare cloro gassoso — una reazione collaterale che consuma energia, degrada i materiali e produce sottoprodotti potenzialmente tossici. Controllare questa reazione richiede materiali specifici e condizioni operative precise.
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La deposizione di sali sulle membrane e sugli elettrodi è un altro fattore critico. Col tempo, i minerali disciolti si accumulano sulle superfici attive, riducendo l’efficienza e aumentando i costi di manutenzione. Questo è uno dei motivi per cui gli impianti convenzionali preferiscono ancora il circuito acqua dolce, anche quando operano in ambienti costieri.
Membrane innovative: dove si concentra la ricerca
Il cuore del problema — e della soluzione — sono le membrane. In un elettrolizzatore, la membrana separa i due compartimenti dove si producono idrogeno e ossigeno, impedendo che i gas si mescolino e garantendo il trasporto selettivo degli ioni. In ambiente marino, questa componente deve resistere a condizioni molto più aggressive rispetto all’acqua ultrapura.
La ricerca si sta muovendo su più fronti. Una direzione riguarda membrane con proprietà idrofobiche selettive, capaci di respingere gli ioni cloro e magnesio lasciando passare solo le molecole d’acqua o gli ioni necessari alla reazione. Un’altra punta su rivestimenti anticorrosivi applicati agli elettrodi, che permettano di lavorare in ambienti salini senza degradarsi rapidamente.
In ambito europeo, tecnologie come MEMBRASENZ — sviluppate nell’ambito di programmi di ricerca comunitari — stanno già trovando applicazione negli elettrolizzatori alcalini convenzionali, con l’obiettivo di aumentare l’adozione su scala globale. Anche se nate per ambienti con acqua trattata, queste soluzioni forniscono una base tecnologica su cui innestare le innovazioni per l’uso marino. Per approfondire questo filone di ricerca europeo è possibile consultare il portale CORDIS della Commissione europea.
Sul fronte asiatico, la Cina ha già dimostrato la fattibilità tecnica della produzione di idrogeno verde direttamente dall’acqua di mare, senza un passaggio preliminare di desalinizzazione, raggiungendo costi dichiarati nell’ordine di 1-2 dollari per chilogrammo. Si tratta di un risultato che, se confermato e replicabile su scala industriale, cambierebbe radicalmente le proiezioni economiche del settore — anche se è opportuno distinguere tra dimostrazioni tecnologiche e produzione commerciale consolidata.
Acqua salmastra: un punto di partenza più accessibile
Tra l’acqua dolce purificata e l’oceano aperto esiste un territorio intermedio spesso trascurato nel dibattito pubblico: le acque salmastre. Si tratta di acque con salinità variabile — estuari, lagune, falde costiere leggermente contaminate — che presentano sfide chimiche inferiori rispetto all’acqua marina vera e propria, pur riducendo la dipendenza dall’acqua dolce di alta qualità.
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Alcuni gruppi di ricerca considerano l’elettrolisi di acqua salmastra un passaggio intermedio più realistico nel breve periodo. Le membrane necessarie per gestire questi ambienti sono meno estreme rispetto a quelle richieste per l’oceano, e i costi di sviluppo e validazione sono proporzionalmente più contenuti.
Decarbonizzazione industriale costiera: le opportunità concrete
L’interesse per l’elettrolisi marina diretta non nasce da un’ambizione puramente scientifica. Esiste una ragione industriale molto precisa: molti dei settori più difficili da decarbonizzare — siderurgia, produzione di ammoniaca, raffinazione — si trovano proprio nelle zone costiere, dove l’accesso all’acqua di mare è immediato e dove l’energia rinnovabile offshore è potenzialmente abbondante.
Se un impianto siderurgico costiero potesse produrre idrogeno direttamente dall’acqua del mare usando energia eolica offshore, eliminerebbe due vincoli in un colpo solo: la dipendenza dall’acqua dolce e la necessità di trasportare l’idrogeno da siti di produzione remoti. La logistica dell’idrogeno — compressione, trasporto in tubazioni o in forma liquida — è ancora oggi uno dei costi nascosti più rilevanti della filiera.
Questo scenario rimane per ora prospettico. Le valutazioni in corso riguardano sia le prestazioni tecniche delle membrane in condizioni reali sia la durabilità degli impianti nel tempo — un fattore determinante per il calcolo del costo livellato dell’idrogeno prodotto. Nessun sistema di elettrolisi marina diretta ha ancora raggiunto la maturità commerciale necessaria per confrontarsi alla pari con gli elettrolizzatori convenzionali alimentati ad acqua dolce purificata.
Quanto pesa davvero la scarsità d’acqua dolce
È utile mettere in prospettiva il problema idrico. Produrre un chilogrammo di idrogeno tramite elettrolisi richiede circa nove litri di acqua pura. A prima vista sembra poco, ma se si proietta questa cifra sugli obiettivi europei di produzione di idrogeno verde per il 2030, si arriva a volumi che iniziano a essere rilevanti in alcune regioni già sotto stress idrico.
La pressione sull’acqua dolce è destinata ad aumentare con i cambiamenti climatici, che stanno riducendo la disponibilità idrica in molte aree del Mediterraneo e del Sud Europa — proprio le zone dove la produzione di idrogeno verde potrebbe avere più senso dal punto di vista delle risorse energetiche rinnovabili. In questo contesto, la capacità di usare acqua marina senza desalinizzazione preliminare non è un dettaglio tecnico: è una condizione abilitante per intere filiere industriali.
La ricerca sulle membrane per l’elettrolisi marina diretta si trova oggi in una fase in cui i risultati di laboratorio si stanno avvicinando alle condizioni operative reali. Il salto verso la produzione commerciale dipenderà dalla capacità di dimostrare non solo l’efficienza iniziale, ma la durabilità nel tempo — ovvero quante ore di funzionamento continuo una membrana riesce a garantire in acqua salata prima di degradarsi. Questo è il vero banco di prova che i prossimi anni dovranno affrontare.
Questo articolo è stato realizzato con il supporto dell'AI e sottoposto a revisione editoriale.
