Energia rinnovabile, acqua pura e idrogeno verde con un’unica tecnologia italiana

Intende produrre energia rinnovabile, purificare l’acqua e generare idrogeno verde con una tecnologia brevettata e un modello di business che punta alla sostenibilità economica e a garantire agli investitori di triplicare quanto stanziato. È quanto persegue la startup italiana Green Independence, fondata da Alessandro Monticelli, Ceo e direttore tecnico, e da Marta Pisani, direttore operativo e marketing.

Al centro della loro idea c’è una tecnologia ideata e brevettata, New Artificial Leaf, che trasforma l’energia solare in elettricità, mediante fotovoltaico, ma purifica (e/o dissala) anche l’acqua di mare o di scarto e la utilizza per produrre idrogeno verde, il tutto attraverso un unico dispositivo modulare.

Punta alla sostenibilità ambientale, ma soprattutto intende essere un modello di sostenibilità economica: una delle finalità è ridurre il costo dell’idrogeno verde dagli 8 euro al chilogrammo per arrivare all’ambizioso costo di 1 €/kg.

Tutto questo è frutto di studi approfonditi, tanta competenza e passione, un paio di brevetti (e un terzo in cantiere) e il crescente interesse degli investitori che hanno intuito la fattibilità del progetto e la possibilità di una sua diffusione.

Dove nasce l’idea alla base della startup

La classica scintilla alla base dell’idea di Green Independence è stata la ricerca di Daniel Nocera, all’epoca professore al MIT di Boston (oggi ad Harvard), e la sua Foglia Artificiale, composta da silicio rivestito con catalizzatori per catturare il processo solare diretto della fotosintesi, per scindere l’acqua in idrogeno e ossigeno da acqua neutra, a pressione atmosferica e a temperatura ambiente.

Un’idea che ha preso forma nel 2011, divenendo la prima cella solare in grado di scindere, direttamente, le molecole d’acqua in idrogeno e ossigeno, e che ha letteralmente folgorato Monticelli.

«Mi trovavo negli Stati Uniti per la tesi e vidi la sperimentazione della foglia e rimasi fortemente colpito. Tornato in Italia, proposi una tesi al professor Massimo Santarelli del Politecnico di Torino che oggi è referente scientifico dell’accordo di partnership con Green Independence».

Dopo la prima tesi triennale, portò avanti gli studi per la specialistica, a Chicago, per svolgere una tesi sperimentale ponendo al centro della ricerca lo sviluppo di un pannello fotovoltaico per produrre idrogeno. Non fu semplice, tutt’altro, ma alla fine riuscì a ottenere il risultato e presentare tesi e brevetto.

«Circa 12 anni fa, all’epoca 23enne, provai a fondare una startup, ma non fu possibile. Di idrogeno verde se ne parlava come un’opzione futuribile e il venture capital in Italia era ancora una prospettiva acerba». L’idea, però, non è stata dimenticata dall’attuale Ceo e la conoscenza con Marta Pisani, esperta in ambito sales e marketing di asset rinnovabili ha aperto la strada a ciò che ha dato vita a Green Independence.

Cresce l’interesse e il sostegno

Il sostegno alle idee della startup è giunto, in primis, da Snam con un POC che ha validato gli aspetti di base della tecnologia. Nel tempo ha trovato il sostegno di investitori privati e istituzionali come pure da enti pubblici come Regione Puglia e il Ministero dell’Ambiente e della Sicurezza Energetica.

«Nel tempo abbiamo consolidato la partnership col Politecnico di Torino che è divenuto ufficialmente partner, creato altre partnership industriali strategiche con realtà specializzate in componentistica e siamo cresciuti. Ora siamo a un punto di svolta perché la parte del trattamento acqua ormai ha una maturità tale da poter aspirare ad arrivare sul mercato».

Quello che manca è la capacità di produrla in larga scala mantenendo un costo competitivo. Ma a questo viene in aiuto l’ottenimento di un grant di Regione Puglia da 7,5 milioni di euro, di cui 5,2 milioni a fondo perduto.

La tecnologia modulare che produce energia rinnovabile e molto di più

Oggetto dell’interesse mostrato dalla sfera privata e pubblica è la tecnologia, rappresentata da Soleidon e da NAL.

Soleidon (Solar Poseidon) rappresenta l’innovazione che racchiude solare e acqua. New Artificial Leaf (NAL) è la tecnologia completa che include Soleidon e la parte elettrochimica, effettua la purificazione dell’acqua e poi la produzione di idrogeno verde. Quindi, la “foglia artificiale” comprende i due comparti tecnologici: Soleidon e il modulo elettrochimico.

NAL rappresenta un’evoluzione dei pannelli fotovoltaici e si ispira ai processi di fotosintesi, poiché proprio come una foglia purifica acque di scarto e desalinizza acque marine, produce energia rinnovabile dal Sole e immagazzina localmente questa energia in legami chimici, come nel caso dell’idrogeno verde.

«Ogni singolo modulo può essere un prodotto a sé stante, in modo da rispondere alle specifiche necessità del cliente, che può essere interessato anche solo alla depurazione/dissalazione dell’acqua o alla produzione di idrogeno verde», racconta ancora Monticelli. I due moduli sono plug-in e possono comporsi insieme anche in un secondo momento.

Al cuore della tecnologia

La componente fotovoltaica, per quanto importante per produrre energia rinnovabile, non è al centro dell’innovazione.

«Non abbiamo innovato il fotovoltaico, ma ciò che c’è attorno e dopo di esso. Possiamo lavorare con qualunque soluzione fotovoltaica disponibile sul mercato. L’innovazione vera è nel modulo Soleidon, che assorbe il calore che il fotovoltaico dissipa per desalinizzare l’acqua del mare o purificare acque di scarto con un trattamento di tipo terziario o quaternario», sottolinea il Ceo.

L’altra innovazione, quando ultimata, sarà costituita dalla produzione di idrogeno con una cella elettrochimica innovativa che utilizza l’energia elettrica del fotovoltaico e una parte dell’acqua purificata da Soleidon per produrre idrogeno verde in loco e off grid, utilizzando una membrana a scambio anionico (AEM) caratterizzata da una assai ridotta presenza di metalli nobili.

«Questa combinazione, sommata al fatto che si parte da waste water e si lavora in maniera decentralizzata e off-grid, consente di abbattere in maniera drastica l’LCOH perché non abbiamo l’Opex più ingombrante costituito dall’energia elettrica da collegamento notturno, che rappresenta più dell’80% degli Opex e il 65% dell’intero costo di produzione di idrogeno verde». Quest’ultimo è prodotto sfruttando i picchi di produzione di energia da fotovoltaico e accumulato. Il sistema NAL consente una produzione diretta di idrogeno dalla risorsa solare senza dover passare da buffer intermedi di accumulo (come le batterie) o da sistemi intensivi (gli elettrolizzatori).

Acqua pura e 65 kg di H2 verde da un ettaro di NAL

Le innovazioni tecnologiche comprese nel modulo Soleidon e nel modulo elettrochimico sono la componente di sfruttamento del calore dissipato per fare thermal membrane distillation con una configurazione innovativa brevettata e l’integrazione tra fotovoltaico e cella elettrochimica con un rapporto di potenza 1:1, contando su una presenza ridotta dell’elettronica di potenza.

La distillazione a membrana termica è un processo di separazione in cui una membrana idrofobica separa i vapori dall’acqua liquida, utilizzando il gradiente di pressione di vapore come forza motrice. A differenza delle tecniche a membrana standard, come l’osmosi inversa che usa la pressione osmotica, questa tecnologia sfrutta un processo termico per vaporizzare l’acqua e condensarla in modo selezionato, separandola da impurità. Nel caso specifico, per il processo termico viene sfruttato il calore dissipato dal pannello solare. In media, un pannello fotovoltaico tradizionale riesce a convertire il 20% dell’energia solare in energia elettrica. L’80% dell’energia viene dissipata sotto forma di calore.

Sfruttando il gradiente di pressione di vapore si ottiene la permeazione della parte volatile attraverso la membrana, ottenendo un’acqua di elevata purezza.

Il sistema integrato, oltre a produrre energia elettrica, permette di purificare acqua di scarto e di utilizzarla per produrre idrogeno verde, tutto questo mediante un unico dispositivo modulare. Ma quanto viene prodotto? Secondo calcoli di Green Independence, un ettaro di NAL esposto a un’ora di sole può purificare fino a 10 metri cubidi acque reflue e produrre fino a 65 kg di idrogeno verde.

Sostenibilità economica e ambientale

La sostenibilità è un concetto radicato in Green Independence, ma non solo nell’accezione ambientale. «Per noi la prima forma di sostenibilità è quella economica. Siamo una startup innovativa climate tech e puntiamo ad accelerare l’indipendenza dal carbon fossile, producendo energia rinnovabile e acqua pulita a km zero, contribuendo così al miglioramento delle condizioni ambientali del pianeta. Tuttavia la tecnologia deve potersi sostenere anche senza incentivi. Quindi, la tecnologia deve avere sia un CapEx che degli Opex che la rendono competitiva col mercato, tanto che il nostro KPI fondamentale non è l’efficienza, ma il “levelized cost of…”, ovvero il costo livellato dell’acqua e dell’idrogeno». Solo considerando quest’ultimo, l’energia elettrica pesa per il 65% sul costo per la sua generazione. «Ecco allora perché ci siamo chiamati Green Independence: perché l’obiettivo è l’indipendenza dalla rete e dal carbon fossile, eliminando le spese operative ricorrenti. La sostenibilità ambientale è altrettanto importante: noi puntiamo ad abbattere le emissioni scope 1 e 2, ma puntiamo anche a farlo sulle emissioni scope 3, riguardanti filiera e materiali. Da qui, la scelta di soluzioni quanto più ecocompatibili o riciclabili», specifica Monticelli.

Il futuro della startup

Quali saranno i prossimi passi di Green Independence, specie guardando al 2026 ormai prossimo? «Stiamo realizzando proprio in queste settimane l’installazione del progetto pilota che verrà inaugurato, come ci auspichiamo, entro marzo. Vedrà l’impiego di Soleidon, con 20 pannelli per produrre energia elettrica e per dissalare acqua».

C’è poi un’altra importante novità riguardante la parte economica, legata al finanziamento. Esso è subordinato ad una disponibilità finanziaria di 2 milioni che la startup intende colmare con un round d’investimento in equity secondo un meccanismo di leva 1:2 tra capitale privato e fondi pubblici. Come riportato in una nota: “Green Independence è pronta a garantire questo meccanismo formalizzandolo negli accordi: per ogni euro investito in equity, si impegna ad attivare almeno altri due euro di finanza pubblica non diluitiva”.

In pratica, spiega il Ceo, «intendiamo garantire all’investitore un rapporto 1:3 tra finanza investita e capitale disponibile: per ogni euro che l’investitore stanzia noi gli garantiamo di trovarne due aggiuntivi da finanza pubblica che non dobbiamo restituire. Questo approccio, quindi, triplica la capacità di investimento e il potere di spesa di Green Independence a parità di quantità investita. Questi primi 2 milioni che servono per sbloccare i restanti cinque, hanno proprio questo tipo di approccio e anche i successivi round.

L’investitore non sarà costretto a versare fino a che non avremo raddoppiato il capitale che intende investire in fondi pubblici». Questo cambia considerevolmente parecchio la prospettiva, puntando sul ridurre o eliminare del tutto i rischi. «Crediamo che questa sia l’unica modalità per competere globalmente con startup che possono contare su una capacità di accesso al capitale di rischio estremamente più elevata rispetto a quelle italiane o europee», conclude Monticelli.

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