Fonti energetiche, parliamone

"Nulla si crea, nulla si distrugge, tutto si trasforma". In questa summa, Antoine-Laurent de Lavoisier spiega in modo esemplare cosa succede a ciò che ci circonda... e ci offre un primo spunto per affrontare un tema su cui è utile iniziare ad addentrarsi: le fonti energetiche.

Il petrolio è una rinnovabile? Si certo! Qualcuno potrebbe prendermi per matto a leggere queste righe ma seguendo  formalmente il primo postulato della termodinamica, se c'è qualcosa di non rinnovabile, quelli siamo proprio noi. Per dare una base scientifica a questa provocazione basta fare riferimento a quanto in ingegneria energetica si stabilisce per "energie rinnovabili", ovvero:

"quelle forme di energia generate da fonti che per loro caratteristica intrinseca si rigenerano almeno alla stessa velocità con cui vengono consumate o non sono esauribili nella scala dei tempi -umani- e, per estensione, il cui utilizzo non pregiudica le risorse naturali per le generazioni future".

Di conseguenza, basta smettere di consumare petrolio per qualche tempo (non in scala umana, appunto) e anch'esso si rinnoverà. Pensateci bene, basta solo un po' di pazienza: qualche milione di anni e ci sarà una tale quantità di materia organica che si sarà trasformata nuovamente in petrolio. Splendido: saremo tutti dei ricchi petrolieri... o per lo meno quelli che saranno sopravvissuti, mutando, ai cataclismi che i loro stessi avi hanno causato.

Rinnovabili ma pulite e sostenibili

Cataclismi, già. Questo perché "rinnovabile" di per sé non vuol dire "pulito" anche se le energie alternative a quelle fossili, hanno spesso la caratteristica di esserlo. Consideriamo, inoltre, che da un punto di vista terminologico, oltre al concetto di "rinnovabilità" e "pulizia" diventa importante anche parlare di "sostenibilità" ricomprendendo in questo ambito anche l'efficienza degli usi energetici.

Teniamo presente che secondo alcune interpretazioni, la termovalorizzazione è stata equiparata ad una fonte rinnovabile e per questo ha beneficiato di contributi destinati a queste energie: bene, questa a nostro parere e, soprattutto, a quella della Comunità Europea, NON è un'energia rinnovabile... cancellatevi dalla testa che dare fuoco a tutta la vostra spazzatura sia una buona idea e che non vi venga qualche malaccio a stargli intorno.

Fissione nucleare

Tecnicamente è prodotta tramite il bombardamento dell'uranio con i neutroni: il nucleo dell'uranio viene così diviso in due nuclei più piccoli (il cosidetto processo di "fissione") il quale genera nuovi nuclei che a loro volta, bombardati da altri nuclei di uranio danno inizio al famoso processo di reazione a catena. Durante il processo si sviluppano grandi quantità di energia termica che, imbrigliata, viene trasformata prima in energia meccanica e poi in elettrica.

Dalla sua, la fissione ha il grosso vantaggio di non emettere CO² nell'ambiente, contrariamente ai combustibili fossili.  Purtroppo, però, questo è forse l'unico vantaggio e l'unico dato "pulito" di questa forma di produzione di energia. I tempi dei referendum italiani sono passati e in entrambi i casi (1987 e 2011), il popolo sovrano, si è espresso a sfavore di questa tecnologia i cui problemi pratici sono, per buona pace, noti:

• Sicurezza: i reattori si basano sul principio di autosostentamento. La reazione a catena, una volta avviata, procede in maniera autonoma (le centrali atomiche non si possono “spegnere”). In caso di problemi nei sistemi che controllano la velocità di questa reazione il rischio è la fusione del nocciolo di uranio. Abbiamo tutti ancora negli occhi Chernobyl e Fukushima.
• Scorie e vita delle centrali: le scorie del combustibile restano radioattive anche per migliaia di anni e vengono per questo classificate in base al tempo di dimezzamento delle loro attività che oscilla fra le poche decine di anni fino ai 100.000 per gli isotopi del plutonio. Inoltre, gli stessi materiali che compongono le centrali vengono irraggiati creando sia problemi strutturali (fragilità delle strutture e vita utile limitata a poco più di 30 anni) sia di smaltimento.
• Smaltimento e costi: mentre il costo per le materie prime è al momento piuttosto contenuto, lo smaltimento per tutti i tipi di residui è un vero incubo. Vita utile, norme sempre più rigorose di sicurezza (e quindi costi di ammortamento dell’impianto) e soprattutto la necessità di "sotterrare" le scorie sotto kilometri di roccia basaltica in attesa di trovare un metodo per eliminarle poco convenienti rispetto ad altri processi di trasformazione energetica.

... e la fusione?

Il processo di fusione merita, a mio parere, un pizzico di attenzione in più. In molti ne parlano e in molti lo confondono con il processo di fissione: in realtà il primo è basato su un processo completamente opposto rispetto a quello della fissione e, curiosamente ci rimanda più all'energia solare che non a qualunque altra forma di sfruttamento energetico. Tento di sintetizzarlo.

Nella fusione, due nuclei leggeri si fondono per ottenere un nucleo più pesante, generando energia per difetto di massa. In base alla teoria della relatività ristretta (ovvero la famosa equazione "E=mc²"), la materia mancante, appunto, si trasforma in energia. Molta energia, tanta più quanto minore è il numero atomico del combustibile utilizzato, al punto che fino al numero atomico 28 (il nichel) il processo si definisce "esoenergetico" mentre oltre questo diventa "endoenergetico".

Pulita e sicura

Senza dilungarci in voli di fantasia da non addetti ai lavori per cui il processo di fusione è equivalente a quello che alimenta sole e stelle e che genera tutti gli elementi conosciuti nell'universo, stando alle attuali conoscenze tecniche, la fusione nucleare ha un buon grado di pulizia e sicurezza.

Pulita nel senso che la maggior parte delle scorie degrada in 100 anni; non produce gas radioattivi o plutonio ed i gas non contribuiscono inoltre all'effetto serra. Sicura nel senso che le conseguenze di eventuali incidenti sono ben diverse da quelle cui abbiamo tristemente assistito con la fissione: in caso di perdita di controllo, il reattore a fusione tenderà a raffreddarsi arrestando spontaneamente il processo di fusione

Problemi tecnici

Nella realtà dei fatti, nonostante il processo di fusione produca sulla carta più energia di quanta ne consumi, le attuali difficoltà implementative la rendono una vera sfida tecnologica per il millennio appena iniziato: prima di tutto per via dell'energia necessaria per avviare il processo, poi per via del difficile contenimento del plasma a temperature cui nessun materiale conosciuto è in grado di resistere ("elettromagnetismo" è qui la parola chiave).

L'imbarazzo della scelta

A questo punto, in attesa che il progetto ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor) che prevede la costruzione della prima centrale con reattore nucleare a fusione giunga ad un risultato tangibile (2035-2050), cosa possiamo fare? Solare, eolico, biomasse, geotermia, moto delle onde...

Restate con noi e scopriremo insieme pro e contro di ciascuna di queste alternative.