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Il nucleare dopo Fukushima

massimiliano — Thu, 30 Jun 2011 06:35:43 +0000

11 Marzo 2011, un terremoto di magnitudo 9,0 provoca lo spegnimento automatico delle centrali nucleari di Fukushima come previsto dal sistema di sicurezza, ma qualcosa non va. Un’ora dopo il sisma, che ha provocato lo spegnimento dei reattori e il distacco della rete elettrica, arriva un’onda di maremoto che mette fuori uso i gruppi elettrogeni di emergenza. Le batterie ausiliarie dopo otto ore esauriscono la loro autonomia e il mancato intervento tempestivo mette in ginocchio i reattori innescando la fusione del cuore del reattore.
Dopo questo drammatico episodio si ripropone con urgenza una domanda fondamentale: ha ancora senso parlare di nucleare, almeno secondo le modalità di produzione di energia che anche le più moderne centrali offrono?
Parliamo di nucleare in termini di sicurezza prendendo in esame le dinamiche dell’incidente di Fukushima attraverso la lettura dell’ articolo pubblicato su “Le Scienze” (n° 514, giugno 2011) di Flavio Parozzi responsabile delle ricerche sulla sicurezza nucleare (RSE).
Il terremoto che ha scatenato il blocco delle centrali di Fukushima ha liberato un’energia pari a 300.000 volte quella che ha raso al suolo L’Aquila due anni fa. La violenza dell’evento è la maggiore mai registrata in Giappone ed è in ordine di potenza il quarto sisma più forte dell’ultimo secolo. Tuttavia l’eccezionalità del fenomeno non può assolvere i progettisti da ogni responsabilità, considerata l’estrema pericolosità delle centrali nucleari.
L’evento catastrofico ha accresciuto l’attenzione sui reattori di nuova generazione che sono in costruzione. Gli Stati Uniti stanno varando la proposta di costruire 24 nuovi reattori di tipo AP1000, cioè dotati di misure di sicurezza passive come gravità e condensazione. Anche se i nuovi progetti sono in grado di affrontare catastrofi come terremoti e tsunami, non è ancora chiaro se esistono aziende che si possono permettere di costruire impianti del genere.
La centrale di Fukushima-Daiichi, oggetto della catastrofe, comprende sei reattori ad acqua bollente denominati con l’acronimo di BWR (boiling water reactor): si tratta di una tecnologia degli anni ‘70 con una potenza elettrica di circa 4700 megawatt. La causa scatenante del disastro è stato lo tsunami oceanico che ha messo fuori uso la fornitura di elettricità necessaria ai sistemi di raffreddamento.
Gli elementi radioattivi prodotti dalla fissione dell’uranio continuano infatti a produrre calore anche dopo lo spegnimento della reazione nucleare in una quantità pari al 5% della potenza termica nominale del reattore. Quindi, se prendiamo ad esempio un reattore di 4700 megawatt, esso continua a generare per molte ore dopo lo spegnimento una quantità di calore di un centinaio di megawatt. Dunque è assolutamente necessario mantenere un sistema di raffreddamento per evitare il surriscaldamento del combustibile e conseguentemente il rischio del rilascio di sostanze radioattive nell’ambiente.
Il disastro si è scatenato proprio per questa ragione: dopo che l’ondata oceanica ha spento l’impianto di emergenza necessario a mantenere attivo il raffreddamento del combustibile dopo lo spegnimento, l’evaporazione dell’acqua ha lasciato il nocciolo scoperto e ha prodotto idrogeno.
Il reattore BWR ha come combustibile l’ossido di uranio debolmente arricchito in uranio-235: questo combustibile è utilizzato sotto forma di pastiglie ceramiche che sono contenute a loro volta in barre di lega di zirconio. Il nome BWR deriva dal fatto che queste centrali sono caratterizzate dalla generazione di vapore direttamente nel nocciolo. Il vapore viene separato dalle gocce di acqua e inviato direttamente nella turbina senza bisogno di un generatore di vapore come è invece il caso del reattori tipo PWM (pressurized water reactor). L’espansione in turbina fa raffreddare l’acqua che ricondensa in uno scambiatore con acqua fredda. A questo punto l’acqua viene preriscaldata e ritorna di nuovo in circolo nel reattore.
Il reattore ha una camicia primaria di sicurezza per contenere i vapori e le polveri radioattive che si possono liberare in caso di incidente. Collegata a questa struttura viene predisposta una piscina di acqua per contenere gli scarichi di vapore. Intorno al primo contenitore viene predisposto un edificio con funzione di camicia di sicurezza secondaria al cui interno si trovano i sistemi ausiliari. Al momento del disastro il combustibile era immagazinato nella piscina di raffreddamento, come previsto delle misure di sicurezza, ma il cedimento strutturale ha provocato la perdita di acqua e il conseguente surriscaldamento del combustibile: ciò ha determinato la produzione di idrogeno e il rilascio di gas misti a vapori radioattivi.
Il progressivo aumento incontrollabile della temperatura ha determinato la parziale fusione del combustibile con il rilascio di sostanze radioattive come gli isotopi di cesio e iodio che in stato aeriforme determinano un forte rischio di contaminazione radioattiva. In altre parole, la centrale va fuori controllo e si liberano così sostanze radioattive nell’ambiente nocive per l’uomo e per tutte le altre forme di vita.
Certamente la centrale nucleare di Fukushima non rappresenta in termini di sicurezza lo stato più avanzato dell’arte, in quanto il progetto è ormai datato e le evoluzioni in termini di sicurezza sono ormai innumerevoli. Oggigiorno si parla di centrali AP1000, cioè di reattori con la possibilità di gestire il raffreddamento del combustibile in maniera passiva senza necessità di forniture elettriche o di ’intervento umano per giorni. Il sistema gestisce infatti il raffreddamento con quattro contenitori, tre dei quali nel gruppo di contenimento e uno sopra la struttura portante.
Per quanti accorgimenti tecnici si possano approntare, è evidente che non è possibile prevedere ogni tipo di catastrofe, anche perchè talvolta proteggersi da un evento vuol dire indebolirsi contro altri. Ad esempio la strage dell’11 settembre ha indotto la commissione di sicurezza internazionale del nucleare a considerare l’eventualità di un impatto aereo come possibile fonte di disastro. I progettisti hanno proposto di rivestire le pareti dei contenitori con lastre in acciaio che, a loro volta, sono però fonte di altri rischi, come evidenziato da uno specialista come John Ma.
Progetti all’avanguardia propongono di sostituire l’acqua con altri gas che eviterebbero la produzione di idrogeno per surriscaldamento e di utilizzare granelli di materiale radioattivo ricoperti di grafite che ha la funzione di ridurre la velocità di fissione. Al fine di limitare ulteriormente i pericoli si sta pensando alla realizzazione di reattori modulari che generebbero energie minori, ma a costi ben più bassi e con la significativa riduzione dei problemi di raffreddamento.
Ci sono tutti gli elementi per dichiarare che il nucleare è una fonte di energia che va abbandonata per motivi di sicurezza, ma d’altra parte non dobbiamo dimenticare che il fabbisogno italiano di energia è di circa 27000 megawatt e al momento l’unione delle fonti eoliche e solari arriva a fornire meno di 18000 megawatt. Pertanto, se il popolo italiano si è espresso in senso contrario all’investimento su questa modalità di produzione dell’energia, è necessaria una politica energetica italiana per trovare delle soluzioni concrete e condivisibili.

M.T.

Il problema dell’azoto

massimiliano — Mon, 19 Jul 2010 21:24:51 +0000

“L’umanità dipende dai composti contenenti azoto per la fertilizzazione delle coltivazioni, ma il loro crescente uso in tutto il mondo danneggia l’ambiente e mette in pericolo la salute di milioni di persone”. Il problema è sempre più pressante a causa del massiccio uso di combustibili fossili da una parte e la produzione di biocarburanti dall’altra. E’ necessaria un’ottimizzazione di questa risorsa fondamentale per sfamare il mondo, che sta tuttavia distruggendo il pianeta contribuendo pesantemente al riscaldamento globale e alla distruzione della biodiversità.
Affrontiamo il problema dell’inquinamento ambientale, tramite la lettura di un articolo di “Le scienze” (n° 502, Giugno 2010), intitolato “Risolvere il problema dell’azoto” di Alan R. Townsend, noto biochimico, direttore di SCOPE Nitrogen Program, e Robert W. Howarth,
docente al dipartimento di Ecology & Evolutionary Biology Cornell University.
T. & H. analizzano gli effetti dell’azoto sullo stato di salute ambientale al fine di presentare un’alternativa per uscire dalla morsa dell’inquinamento outdoor. Le attività umane hanno triplicato la quantità di azoto reattivo rilasciato nell’ambiente. Si stima che tali attività producano circa 200 miliardi di tonnellate all’anno, prodotti dai fertilizzanti sintetici piuttosto che dai combustibili fossili oppure come indotto da lavorazioni industriali varie. A volte si presentano soluzioni semplicistiche come produrre combustibili dal mais oppure eliminare la produzione di fertilizzanti sintetici. Gli autori vogliono così sensibilizzare l’opinione pubblica ad essere più critica nei confronti di queste scelte perché, ad esempio, l’introduzione di biocombustibili potrebbe indurre un aumento spropositato di fertilizzanti, tale da contribuire al riscaldamento globale più di quanto non sia possibile ridurre con l’eliminazione dei combustibili fossili. Allo stesso modo l’eliminazione dei fertilizzanti andrebbe a pesare sulla capacità produttiva alimentare di quei paesi che hanno maggiori problemi nutrizionali come l’Africa subsahariana. E’ evidente che è necessario intervenire su più fronti comprendendo una volta per tutti che l’unica strada possibile è un uso consapevole delle risorse mondiali.
La scoperta della trasformazione dell’azoto nello stato reattivo di Karlsruhe insieme all’industrializzazione del processo da parte di Bosch ha rivoluzionato l’agricoltura permettendo colture su terreni altrimenti infertili. Il prezzo da pagare però in termini ambientali per tale scoperta è stato l’immissione in atmosfera, nei fiumi, negli oceani di ingenti quantità di azoto reattivo. Per comprendere l’impatto ambientale di tale fenomeno è necessario fare alcuni semplici osservazioni. Gli effetti dannosi e benefici dell’azoto avvengono quando la molecola di N2 si scinde diventando così reattiva. La maggior parte del 78% di azoto presente in natura è inerte e la natura trasforma questa molecola in forma reattiva grazie l’azione di alcuni batteri che, tramite un processo noto come fissazione dell’azoto, si occupano di scindere il triplo legame che tiene unita la molecola. Un’altra piccola quantità resa disponibile è il risultato di fenomeni come eruzioni o fulmini. Il punto è, che l’insieme di questi processi naturali sono mantenuti in equilibrio da un processo inverso che va sotto il nome di denitrificazione, svolto da un altro gruppo di batteri che convertono per l’appunto l’azoto reattivo in N2. Il contributo umano ha rotto questa simmetria creando una sovrabbondanza di azoto reattivo che induce una serie di conseguenze ambientali. L’effetto dell’azoto è facilmente prevedibile dal momento che aumenta la crescita delle piante: ad esempio la sua presenza massiccia nei fiumi, e nei mari provoca un aumento di alghe e di piante che poi successivamente nella loro decomposizione consumano ossigeno dando vita la fenomeno delle zone morte. D’altra parte questi improvvisi accumuli di azoto facilitano alcune piante in particolare più predisposte geneticamente a questi fenomeni che prendono il sopravvento sul resto della vegetazione determinando la scomparsa di molte specie autoctone. Se però questa notizia non preoccupa più di tanto l’opinione pubblica, bisogna ricordare che alte concentrazioni di nitrati nell’acqua da bere e nell’aria sono stati dimostrati essere la causa di una serie di malattie ad alto tasso di mortalità. E’ evidente che è necessario trovare delle soluzioni percorribili ed è per questo motivo che T. & H. suggeriscono una serie accorgimenti da seguire: – installare tecnologie per intrappolare Nox; – usare il giusto quantitativo di fertilizzante senza abusarne; – circondare le aree fortemente coltivate con zone umide al fine di fermare l’azoto prima che raggiunga fiumi laghi mare e oceani; – erogare sussidi con cui i governi incentivino la coltivazione che rispetti gli standard ambientali.
Purtroppo il problema dell’azoto è molto complesso ancora di più di quello dell’anidride carbonica perché se da una parte è possibile pensare almeno in via teorica ad una società che non usi combustibile fossile per produrre energia è impensabile una società che non usi fertilizzanti perché sono necessari al nutrimento. E’ però importante fare meglio e in questi termini un ruolo fondamentale è deve essere svolto dal cittadino appositamente educato. Ancora una volta nel tentativo di proporre soluzioni a problemi ambientali non si riesce a fornire una strada unica ma è necessario l’intervento di tutti su più piani e proprio il lavoro che stiamo svolgendo con i post è quello di sensibilizzare la collettività a questi temi poiché è necessario l’intervento di tutti noi, per risolvere il problema e non delegare ad altri la soluzione.

M.T.

Risparmiare Energia. Per un futuro sostenibile

massimiliano — Sat, 19 Sep 2009 16:17:27 +0000

“Le previsioni dei consumi energetici mondiali confermano: – la supremazia del petrolio rispetto a tutte le altre fonti energetiche fino ad almeno il 2030; – il progressivo affermarsi del gas naturale nel tempo fino a diventare nel 2050 la fonte energetica dominante; – la presenza del carbone nel panorama mondiale delle energie anche se in calo costante; – il modesto contributo dell’energia atomica con un’incidenza che si aggira sul 6-7%; – la prevalenza assoluta e incontrastata delle energie non rinnovabili ancora per un secolo”. Dopo aver considerato l’andamento dei consumi di consumo di petrolio nei prossimi decenni e dopo aver appreso dagli specialisti del settore che il passaggio alle rinnovabili non sarà il fattore determinante nell’immediato futuro, esiste un’unica valida alternativa che però spesso viene trascurata: il risparmio.

Torniamo a parlare del problema dell’energia, presentando un libro dal titolo: Risparmiare ENERGIA. Per un futuro sostenibile. (Milano, 2009), scritto da Riccardo Varvelli, docente di Sistemi e Fabbisogni energetici presso il Dottorato del Politecnico di Torino.
V. analizza il quadro energetico presente e futuro, confutando le visioni catastrofiste spesso predominanti e ci invita a prendere consapevolezza sulla necessità di iniziare a risparmiare.
Le posizioni allarmistiche sono quelle che hanno maggior risonanza nell’opinione pubblica, ma spesso sono anche quelle che inducono a travisare la realtà dei fatti. Quindi bisogna procedere in maniera cauta e non confondere le previsioni con le ipotesi e le ipotesi con le profezie. Il problema del clima ha determinato la nascita di un’infinità di teorie che in maniera unanime parlano 1) di un aumento progressivo della temperatura del globo che si protrarrà fino al 2020 (dopo tale data è possibile un’inversione per fattori naturali come i cicli solari) e 2) di una componente antropica importante (produzione CO2). Contemporaneamente, però, non abbiamo elementi sufficienti per estrapolare uno scenario futuro apocalittico e tanto meno riusciamo a fare previsioni a lungo termine dal momento che gli elementi fondamentali sono tra i più disparati: ad esempio l’attività del sole, l’andamento della temperatura degli oceani, le attività vulcaniche etc. In concomitanza sono però da evitare comportamenti superficiali, come quello di Roberto Vacca, che riducendo il fenomeno a un ciclo naturale deresponsabilizza l’uomo dai suoi doveri.
La reazione mondiale a questo problema è stata il Protocollo di Kyoto: un trattato internazionale che ha coinvolto 55 paesi, ma che nella sostanza riguarda l’Europa con quote diverse; soprattutto, però, ma lascia fuori sia gli USA, dopo il voltafaccia di Bush, sia l’India e la Cina, che sono i consumatori emergenti. In sintesi, l’intervento è riduttivo poiché coinvolge troppi pochi attori e quindi si rivela incapace di ridurre sensibilmente la produzione di gas serra. Le grandi città europee si sono sensibilizzate al problema dell’inquinamento dando origine a progetti di “mobilità sostenibile” con l’intento di ridurre: l’inquinamento atmosferico, l’inquinamento acustico, la congestione stradale, l’incidentalità. Gli interventi che si sono rilevati più efficaci sono stati: – il pedaggio urbano pricing, il park pricing (sosta a pagamento), il park and ride (spazio per parcheggi collegati a linee di mezzi pubblici); – la limitazione alla circolazione; – il piano di spostamenti casa-lavoro; – la information technology; – i sistemi di telelavoro; – il car sharing, il bike sharing; – la politica di limitazione dei livelli di inquinamento per le case automobilistiche.

In sintesi, abbiamo creato una società che non ha badato a spese in termini energetici, come dimostra l’aumento del prezzo del petrolio e di tutte le altre materie prime. Emerge chiaramente la necessità di analizzare i costi energetici per produrre (LCA) e di iniziare a incentivare i prodotti a un minor impatto ecologico, per i quali il costo completo si calcola sull’intera filiera.
Il benessere ha generato un consumismo smisurato che, con il gigantismo dei centri urbani, ha fatto lievitare il problema dei rifiuti. La parola d’ordine anche in questo caso è intervenire e questo si deve tradurre in investimenti sulla raccolta differenziata e sul riciclo.
La società ci ha spinto in una guerra consumistica esagerata dove l’unico imperativo è stato comprare. Ora è giunto il momento di maturare e questo si deve tradurre in un’efficienza energetica. Non esiste purtroppo la bacchetta magica e non è facile cambiare le abitudini. Ma soltanto con il contributo di tutti può avvenire questa trasformazione ed è necessario che il cambiamento inizi da noi.

M. T.

Clima Estremo

massimiliano — Wed, 29 Oct 2008 14:51:39 +0000

“Molti vorrebbero che i meteorologi assomigliassero a certi medici che, ascoltati i sintomi al telefono, prescrivono gli esami di laboratorio, sperando di accorciare i tempi per arrivare alla veritÃ . In meteorologia, perÃ², esistono solo cause prossime per certi fenomeni, mentre la connessione fra questi fenomeni e il passato climatico Ã¨ uno dei problemi piÃ¹ controversi che esistano.â€ Preso atto di questi limiti della meteorologia, Ã¨ possibile dunque attribuire il caldo registrato nel 2003 semplicemente all’aumento del livello di anidride carbonica e degli altri gas serra negli ultimi anni?

Parliamo di clima e d’impatto ambientale, recensendo Clima estremo. Un’introduzione al tempo che ci aspetta (Milano 2005), un libro scritto da Guido Visconti, professore ordinario di Fisica dell’atmosfera e Oceanografia all’UniversitÃ degli Studi dell’Aquila e dal 2001 direttore del Centro di eccellenza per la previsione di eventi meteo severi (Cetemps). V. presenta un affascinante viaggio nel passato climatico della Terra, che ci mostra un quadro relativamente stabile da oltre 10.000 anni, preceduto tuttavia da un periodo caratterizzato da eventi molto repentini. Oggi le cose stanno cambiando e, anche se la scienza per mancanza di mezzi e di quantitÃ di dati da elaborare non puÃ² fornirci delle risposte inconfutabili, Ã¨ evidente che dobbiamo intervenire. La variazione delle correnti dell’oceano insieme alla riduzione dell’estensione dei ghiacciai artici ci rivela quanto possano essere pesanti gli effetti umani sull’ambiente come l’emissione di anidride carbonica e di polveri sottili.

Il termine tempo nella lingua italiana induce spesso confusione poichÃ© la stessa parola indica sia il tempo cronologico sia il tempo meteorologico. Questa coincidenza causa poi equivoci fra â€œclimaâ€ e â€œtempoâ€. Innanzitutto dobbiamo ricordare che si parla di clima per indicare quello che ci aspettiamo in previsioni a medio e lungo termine: clima estivo, invernale, etc.; si parla invece di tempo quando ci si rivolge alla successione di eventi atmosferici come pioggia, neve, etc. Possiamo sintetizzare la differenza citando Lorentz, uno dei piÃ¹ grandi meteorologi contemporanei, il quale sostiene che: â€œil clima Ã¨ quello che ti aspetti, il tempo Ã¨ quello che ti becchiâ€. Pur essendo strettamente interconessi, il tempo e il clima dipendono da cause spesso molto differenti: infatti, se il tempo Ã¨ influenzato dalla variabilitÃ del sistema atmosfera-oceani e biosfera, il clima Ã¨ strettamente collegato a cause esterne al sistema Terra-atmosfera. Le cause esterne piÃ¹ comuni sono: l’aumento del gas serra (ex: anidride carbonica), la variazione dell’energia che viene dal Sole, le eruzioni vulcaniche.
V. ripercorre la storia della Terra partendo dalla sua nascita, che risale a 5 miliardi di anni fa, fino ai nostri giorni ed evidenziando gli eventi piÃ¹ drammatici per il clima, come la glaciazione preistorica, i cataclismi naturali del medioevo e la deforestazione dell’epoca industriale. Analisi della concentrazione dell’isotopo dell’ossigeno 16 e dell’isotopo 18 nelle acque delle calotte polari e nei carbonati dei fossili dei crostacei, hanno messo in luce l’esistenza di diversi episodi di glaciazione 100.000, 40.000 e 22.000 anni fa. Un attento studio ha collegato questa periodicitÃ rispettivamente alla variazione dell’eccentricitÃ dell’orbita terrestre, all’inclinazione dell’asse e alla precessione degli equinozi. Scoperte recenti hanno permesso una ricostruzione accurata delle temperature medie dell’emisfero nord della Terra; si Ã¨ rilevata cosÃ¬ un’inversione tendenziale dei valori: dopo un aumento progressivo che va dall’anno 1000 fino verso il 1300 si Ã¨ constatata una progressiva diminuzione delle temperature che ha raggiunto il suo minimo storico nel 1800.
L’importanza di questi dati Ã¨ fondamentale per costruire un quadro piÃ¹ chiaro degli sviluppi futuri del nostro clima, fornendo un metro di verifica dell’attendibilitÃ dei modelli di simulazione. La natura caotica di questi eventi ci permette una valutazione scientifica di tipo probabilistico. Risulta cosÃ¬ evidente che non si Ã¨ in grado di rispondere al quesito fondamentale della discussione, cioÃ¨ se si puÃ² riconoscere nell’emissione di anidride carbonica la causa scatenante delle temperature record dell’estate del 2003; si puÃ² perÃ² sicuramente rilevare un andamento crescente delle temperature medie e un incremento dell’incidenza dei fenomeni â€œestremiâ€ (si definiscono estremi quei fenomeni che sono caratterizzati da raritÃ , grande intensitÃ e severitÃ in termini di impatto socio-economico, come alluvioni, uragani, tornado, El Nino etc). In altri temini, i limiti scientifici non ci permettono di confutare o sostenere tesi atte a determinare relazioni precise di causa ed effetto tra il clima di oggi e l’azione umana; ma la tendenza al riscaldamento, insieme ad altri fenomeni concomitanti, ci pone di fronte ad un cambiamento in atto che necessita in primis di un intervento politico finalizzato a proteggere la popolazione e le infrastrutture attraverso lâ€™eliminazione delle nostre vulnerabilitÃ . Concentrarsi soltanto sulle capacitÃ predittive dei modelli di previsione Ã¨ riduttivo dal momento che le condizioni climatiche non sono l’unica causa di aumento dell’incidenza distruttiva di questi eventi, ma vi concorrono altri fenomeni come la crescita demografica e l’antropizzazione dell’ambiente.

Considerato tutto ciÃ², vale la pena spendere due parole sul trattato di Kyoto. I dati relativi alla crescita della temperatura media globale degli ultimi 130 anni indicano un aumento di 0,5-1 Â°C e quelli relativi all’innalzamento medio del livello dei mari rientrano nell’ordine di grandezza del mm (2mm per la precisione). Ãˆ evidente che si tratta di dati discutibilissimi, visti i metodi di misura della temperatura di 100 anni fa e l’inesattezza dei modelli di deformazione dei bacini oceanici e della crosta terrestre. L’aspetto ancora piÃ¹ sorprendente Ã¨ che i dati sono in completo contrasto con i modelli di previsione usati per studiare il clima di domani, che vengono elaborati aggiungendo fattori di correzione legati all’inquinamento della bassa atmosfera (ad es. le polveri sottili che tendono a raffreddare il sistema). Si parla di un calcolo degli errori che puÃ² portare anche a valori enormi, addirittura il 200%, rendendo talvolta inattendibile qualsiasi valutazione predittiva.
Questa incertezza non deve perÃ² giustificare la mancanza di interventi: l’unica politica logica Ã¨ quella â€œno regretâ€ (evitare qualsiasi rimorso postumo), con cui si deve porre fine a questo spalleggiamento duplice tra politica e scienza. I politici strumentalizzano infatti l’inefficienza dei modelli per giustificare i loro provvedimenti-non interventi (ad es. la carbon tax) e gli scienziati, invece, fanno lo stesso solo per chiedere ulteriori fondi di ricerca. Purtroppo resta il fatto che le riduzioni efficaci sono dell’ordine del 20-30%, mentre il provvedimento di Kyoto coinvolge solo il 5% dei Paesi che producono il 50% della produzione di anidride carbonica (percentuale, quest’ultilma, in continua diminuzione visto il ruolo dai paesi emergenti). Come testimoniano i mezzi di comunicazione,Â questa strada Ã¨ perÃ² molto complessa per i conflitti internazionali che ne derivano e per la discordanza dimostrata dai paesi piÃ¹ industrializzati come gli USA.

M. T.

L’era dell’idrogeno

massimiliano — Fri, 18 Jul 2008 23:29:37 +0000

Anno 2020: il fabbisogno energetico supererÃ la soglia delle 12.200 Megatep (Mtep), cioÃ¨ milioni di unitÃ di energia equivalenti a quella sprigionata da una tonnellata di greggio. Il petrolio passerÃ da 3.680 a 5.477 Mtep, il carbone da 2.186 a 3.350 Mtep e il gas naturale da 2.164 a 3.556 Mtep (previsioni 2005, ENEA). Uno scenario catastrofico per l’ambiente contro cui Ã¨ necessario apprestare interventi per evitare un’atmosfera tossica e un surriscaldamento insostenibile del globo. E’ giunto il momento di cambiare strada e avere il coraggio di sostituire il carbone e il petrolio con fonti di energia rinnovabile per generare elettricitÃ , riscaldare edifici e alimentare le automobili. L’alternativa esiste giÃ e va sotto il nome di IDROGENO. Le fonti energetiche disponibili sulla terra sono immense, vanno dal solare all’eolico passando per l’energia idromotrice: ma il vero problema Ã¨ risolvere il quesito dell’intermittenza e della localitÃ di queste fonti. Al momento l’unica risposta giusta Ã¨ L’IDROGENO, poichÃ© semplifica ogni problema di immagazzinamento e di trasporto d’energia. Viene quindi da chiederci: perchÃ©, se esiste giÃ una valida alternativa, non Ã¨ riuscita ad imporsi in modo efficace nello scenario mondiale dell’energia?

Lo sviluppo di nuove politiche energetiche Ã¨ una necessitÃ per il XXI secolo; il libro L’era dell’Idrogeno. Energia per un pianeta pulito (Roma 2002) di Peter Hoffman passa in rassegna i vari tentativi di sfruttamento energetico dell’idrogeno e presenta lo stato attuale delle ricerche. H., noto esperto internazionale sull’economia all’idrogeno, (giornalista per â€œBusiness Weekâ€ e il â€œFinancial Times European Energy Reportâ€), prospetta un nuovo quadro energetico del globo in cui l’idrogeno sostituirÃ da una parte il petrolio, nel trasporto e nel riscaldamento domestico, dall’altra il carbone nella lavorazione dei minerali (fase di riduzione).
H. prende in esame i primi tentativi di impiego energetico dell’idrogeno negli anni â€™70, in concomitanza con la crisi del petrolio del 1973. Si Ã¨ assistito ad un proliferare di progetti in America e nel resto del mondo tra i quali possiamo ricordare: 1) lo sviluppo di un reattore nucleare portatile per ottenere dall’acqua l’idrogeno da utilizzare come combustibile chimico per carri armati e camion militari (fonte: documento THEME â€Appuntamento biennale sull’economia a idrogenoâ€, Miami 1974) e 2) l’esperimento di fotolisi (cioÃ¨, in questo caso, di scissione dellâ€™acqua mediante la luce), portato a termine in Giappone nel 1972. Parallelamente H. mette in luce l’andamento dei fondi per la ricerca: negli anni che crebbero progressivamente da 3 a 24 milioni di dollari nel 1978, per poi arrestarsi perÃ² nel 1982 con la fine della crisi del petrolio. E’ quindi evidente la forte correlazione tra l’andamento del mercato del greggio e gli sforzi per trovare una nuova fonte energetica. Lo scenario che si delinea Ã¨ molto complesso, poichÃ© coinvolge scelte politiche e di potere, mettendo in luce che la questione energetica Ã¨ di vitale importanza per il futuro dell’umanitÃ .

E’ importante sottolineare prima di tutto che l’idrogeno non esiste libero in natura: questo vuol dire che deve essere in qualche modo prodotto. H. prende in esame varie metodologie storicamente utilizzate per ottenere l’idrogeno tra le quali possiamo annoverare: l’elettrolisi, il reforming con il vapore di gas naturale, la scissione termochimica dell’acqua, la produzione dai combustibili fossili; vi Ã¨ poi una serie di processi alternativi quali: la reazione diretta della luce solare con lâ€™acqua tramite catalizzatori chimici o organismi biologici (come le alghe blu) e la fusione termonucleare tramite fonte laser ad alta potenza.

Processo di elettrolisi. Gli elettrolizzatori industriali nascono grazie alla decisione della Norsk Hydro (unâ€™importante azienda norvegese incentrata sulla produzione di gas e fertilizzanti) di ottenere fertilizzanti sintetici tramite l’elettrolisi. Dopo i primi modelli a polo unico â€“ costituito da una serie di elettrodi separati da una membrana in amianto e collegati ad un serbatoio riempito di soluzione elettrolitica â€“, a causa di problemi di dispersione termica e di ingombro, sono stati sviluppati gli elettrolizzatori bipolari. Questi ultimi sono costituiti da elettrodi con un lato positivo in una cella e quello negativo nella cella adiacente: tuttavia, a fronte di una maggiore efficienza, si Ã¨ aumentata la difficoltÃ costruttiva. Un ulteriore sviluppo si Ã¨ ottenuto grazie all’introduzione dell’elettrolita solido (Solid Polymer Electrolyte, SPE), che ha ripreso la tecnologia delle celle a combustibile a scambio protonico PEM, sostituendo perÃ² l’elettrolita liquido convenzionale con uno solido (es: Nafion, Dupont). Ultima novitÃ per gli elettrolizzatori a tecnologia SPE sono gli SRI: prodotto del programma giapponese WE-NET, che permettono di lavorare in maniera stabile a temperature di 400-500 Â°C aumentando ancora la resa. Unâ€™ulteriore strada intrapresa per risolvere i problemi di resa Ã¨ stata quella della scissione di vapore, che elettrolizzava a 1000Â°C con elettroliti solidi ceramici (il progetto General Electric Ã¨ stato abbandonato alla fine della crisi petrolifera).
Processo di estrazione da combustibili fossili. La scelta piÃ¹ efficiente dal punto di vista economico, che potrebbe essere il trampolino di lancio per la commercializzazione di idrogeno, Ã¨ la produzione da combustibili fossili. L’idrogeno estratto dagli idrocarburi, di solito gas naturale, Ã¨ un processo in cui il gas reagisce con il vapore a 820-870Â°C grazie a catalizzatori al nichel. La miscela cosÃ¬ ottenuta (idrogeno, monossido di carbonio, anidride carbonica, vapore e metano) viene fatta raffreddare a 400Â°C, per poi essere di nuovo portata a reagire con il vapore su un â€œcatalizzatore da acqua a gasâ€ con unâ€™ulteriore produzione di idrogeno e una conversione di monossido in anidride carbonica. Un altro processo di questo tipo Ã¨ il â€œprocesso Kvaernerâ€, usato per lo smaltimento dei rifiuti tossici, che dovrebbe innalzare ulteriormente la resa. L’obiettivo del metodo a vapore Ã¨ stato sicuramente quello di ridurre i costi per l’elettricitÃ raggiungendo un valore di 0,17 centesimi di dollaro.

Dopo una panoramica dei diversi metodi H. conclude che l’unico limite nell’impiego dellâ€™idrogeno Ã¨ di ordine economico: il costo della produzione dell’energia. Ma una seria comparazione fra l’era del petrolio e quella dell’idrogeno, che tenga conto degli investimenti, del rendimento e dei costi dell’inquinamento, non puÃ² non evidenziare che esistono giÃ i presupposti per passare ad un nuovo sistema energetico.

Non bisogna fermarsi; Ã¨ necessario ripensare al processo di produzione e utilizzo dell’energia. Le fonti rinnovabili permettono di alimentare sitemi di produzione di idrogeno, che diventa a sua volta il veicolo di trasporto dell’ energia: sarÃ il nuovo carburante delle automobili, il gas moderno dei sistemi di riscaldamento, etc.
Non Ã¨ impossibile, lo schema riportato qui sotto non Ã¨ fantascienza!

L’idrogeno aprirebbe le porte alla democratizzazione dell’energia, decentralizzando le fonti energetiche in maniera equa su tutto il globo. Una rivoluzione paragonabile a quella che Ã¨ avvenuta nella comunicazione con l’avvento di internet, grazie alla quale il singolo puÃ² contribuire ed acquisire direttamente ciÃ² che un altro individuo ha messo a disposizione in tutto il resto del mondo: l’idrogeno rappresenterebbe la vera grande globalizzazione energetica!!

M. T.

Lo sviluppo sostenibile

massimiliano — Sat, 29 Dec 2007 19:08:12 +0000

“Soddisfare i nostri bisogni senza compromettere la vita delle generazioni future”.

Alessandro Lanza presenta un quadro mondiale di impoverimento naturale generalizzato, che procede ad una velocità preoccupante. Bisogna intervenire con un provvedimento globale superando gli interessi locali e creando un incentivo economico che faccia da garante per il proseguimento degli accordi internazionali necessari. La soluzione di sostenibilità dello sviluppo deve passare attraverso un trasferimento tecnologico tra Nord e Sud del mondo con una “implementazione congiunta” sostenuta da una cooperazione bilaterale dei paesi coinvolti. L’esempio di Decin (progetto congiunto tra industrie elettriche statunitensi e centrale a carbone ceca) e quello di collaborazione tra Norvegia e Brasile ci fanno ben sperare per il ns futuro.

E’ oggetto di questo post un libro che condivide alcune delle idee che animano questa ns iniziativa: Lo sviluppo sostenibile (Bologna 2006). L’autore cerca di ricomporre il puzzle costituito dal problema della sostenibilità, analizzando sia la dimensione sociale che quella economica e mettendo in evidenza l’insufficiente intervento politico in merito. Affrontare il problema della sostenibilità dello sviluppo significa esaminarne gli aspetti ambientali, sociali ed economici: è necessario disporre di una metodologia consolidata che permetta di tradurre in numeri il comportamento dei paesi. I sistemi di analisi del momento sono la Seea (Satellite system for integrated enviromental and economic account), per ciò che concerne lo stato naturale di un paese, e l’HDI (Human development index), per ciò che concerne la dimensione sociale. Entrambi i quadri delineati da questi sistemi mostrano un forte squilibrio dinamico nello sfruttamento delle risorse da una parte e nell’uniformità dall’altra, che, uniti al quadro demografico globale, ci presentano una situazione complessa che necessita di un intervento pragmatico. Il profilo risultante dalla confluenza dei dati dei tre ambiti di osservazione mostra la necessitÃ della crescita economica per raggiungere la sostenibilità, dal momento che svilupparsi economicamente vuol dire creare Paesi ad alto reddito pro capite e a maggior costo del lavoro, i quali implementano applicazioni d’avanguardia a minore impatto ambientale. In quest’ottica, quindi, la cooperazione tecnologica diventa la chiave di volta per sostenere lo sviluppo dei paesi del Sud del mondo nei periodi di transizione al benessere,che sono quelli a maggiore impatto ambientale. Rimane quindi il problema di incentivare questa diffusione tecnologica e la via sembra essere quella di una “implementazione congiunta”, dove gli interessi sono bilateralmente corrisposti. L. ci fornisce un quadro completo della situazione sociale ed economica mondiale caratterizzata dalla forte ascesa economica del terzo mondo che noi quotidianamente percepiamo. L. sottolinea per un’idea fondamentale che ci deve far riflettere: questi paesi in via di sviluppo (Pvs) non devono essere visti come nemici che ci schiacceranno, ma devono essere aiutati a raggiungere un alto livello di benessere in poco tempo se non vogliamo mettere in ginocchio le risorse della Terra (agenti inquinanti, risorse d’energia esauribili, etc.). Rimane il rammarico che non esistano accordi internazionali che abbiano dato risultato positivo senza mettere in gioco l’interesse economico.

Nutro personalmente qualche dubbio sul fatto che questa “implementazione congiunta” avvenga in maniera equa e libera, ma questo tipo di degenerazioni al momento non si possono evitare. Vorrei concludere con una vena di tristezza: che tecnologia possiamo ormai passare al Sud del mondo? Ah, dimenticavo, ne facciamo ormai parte… E, allora, che partner scegliere per ripartire? L’idea di sostenibilità merita di essere approfondita e penso necessario toccare uno dei suoi aspetti più importanti, l’energia, attraverso la presentazione del libro L’energia pulita di Pietro Menna.

M. T.