La soluzione definitiva al problema dell'energia
di Cesare Pasini
Nel 1989 due ricercatori, Martin Fleischman (morto di recente) e Stanley Pons, annunciarono di essere riusciti ad ottenere una certa quantità di energia con una reazione nucleare a bassa temperatura, che chiamarono “fusione fredda”. La loro conferenza stampa fece clamore, perché nessuno allora pensava che le reazioni di fusione nucleare potessero avvenire a una temperatura di poche centinaia di gradi. Secondo un’ipotesi teorica consolidata, confermata da tutti i dati disponibili e negli ultimi anni anche dal conteggio dei neutrini emessi dal Sole, all’interno delle stelle avvengono una serie di reazioni di fusione nucleare che, partendo dall’idrogeno, danno origine a tutti gli elementi della Tavola Periodica presenti in natura. La prima reazione è quella che avviene all’interno del Sole.
Il Sole non è una stella molto grande, e al suo interno la temperatura raggiunge “solo” i 15 milioni di gradi. In queste condizioni i nuclei di quattro atomi di idrogeno (quattro protoni) si uniscono a formare un atomo di elio (due protoni e due neutroni), e in questa reazione una parte della massa – un centoventesimo – scompare e si trasforma in energia, quell’energia che illumina e riscalda la Terra. Nelle stelle di maggiori dimensioni, con pressioni e temperature ancora più elevate, altre reazioni di fusione nucleare danno origine agli elementi via via più pesanti. Ed è proprio la reazione che avviene nella parte più interna della nostra stella che si è cercato di replicare nei reattori a fusione, che però stanno incontrando difficoltà insormontabili. Per questo la notizia di una reazione di fusione nucleare a bassa temperatura destò tanto clamore. Quando poi, qualche tempo dopo, gli scienziati del MIT dichiararono di avere cercato di replicare questo esperimento senza successo, la fusione fredda cadde in discredito.
Eppure da allora tanti altri scienziati in tutto il mondo hanno dimostrato che Fleischman e Pons avevano ragione. Il fatto è che, proprio perché non si conoscevano, e tuttora non si conoscono, i principi fisici alla base di questa reazione, nei primi anni non sempre essa riusciva. Ma poi, a forza di replicarla nei laboratori di tutto il mondo, adesso si può dire che riesce sempre. L’esperimento in sé è semplice. Ci vuole una cella elettrolitica contenente acqua pesante, un anodo di platino ed un catodo di palladio, e quando si fa passare la corrente elettrica, sul catodo di accumulano i nuclei di deuterio (un isotopo dell’idrogeno che ha nel nucleo un protone e un neutrone), dove si formano degli atomi di elio e si produce del calore. Quindi non ci possono essere dubbi sul fatto che questa particolare reazione funziona, e questa è la dimostrazione che in particolari condizioni si innescano delle reazioni nucleari a bassa energia che nessuno aveva previsto e che nessuno ancora riesce a spiegare. E del resto non è la prima volta che vengono scoperti dei nuovi fenomeni che solo in un secondo tempo vengono compresi. Come si usa dire in questi casi, è una cosa che funziona in pratica ma non in teoria.
La reazione di fusione fredda scoperta nel 1989 non era adatta per produrre energia in modo pratico ed economico. A scoprire una reazione nucleare a bassa temperatura che può essere sfruttata come fonte di energia sono stati negli ultimi anni due ricercatori italiani: Sergio Focardi, professore emerito dell’Università di Bologna, e Andrea Rossi, ingegnere sempre di Bologna. Qui i reagenti sono dell’idrogeno allo stato gassoso e del nichel finemente polverizzato. E’ necessario anche un catalizzatore la cui identità non è stata rivelata, e la reazione viene tenuta sotto controllo con onde elettromagnetiche di particolari frequenze. I due scienziati hanno messo a punto un piccolo reattore che ha il volume di un pacchetto di sigarette, e che produce fino a 10 Kw di energia termica. Il calore viene emesso sotto forma di raggi gamma a bassa energia, cioè un po’ più energetici dei raggi x. Ma proprio come i raggi x essi possono essere facilmente schermati con una opportuna protezione, per cui quello che esce dal reattore è solo ed esclusivamente calore. Non sono presenti sostanze radioattive e non viene prodotta alcuna radioattività. E si tratta davvero di fusione nucleare, perché all’interno del reattore dopo mesi di funzionamento compaiono delle tracce di rame, anche se la trasformazione del nichel in rame sembra essere solo un effetto secondario.
E come in tutte le reazioni nucleari, di fusione, di fissione (divisione) o di altro tipo, una parte della materia si trasforma in energia secondo la ben nota formula di Einstein E = m c² (dove “E” è l’energia, “m” la massa e “c” la velocità della luce). Questa formula dice due cose importanti. La prima è che, a livello elementare, la massa e l’energia sono la stessa cosa, e in opportune condizioni la massa può trasformarsi in energia e l’energia in massa, cioè in nuove particelle di materia. La seconda è che a una piccola quantità di materia corrisponde tanta, tanta energia. Infatti un chilogrammo di materia equivale all’energia scatenata dall’esplosione di 20 milioni di tonnellate di tritolo. Questo spiega perché l’energia nucleare richiede così piccole quantità di combustibile. Ma l’energia ottenuta con le reazioni nucleari a bassa temperatura è anche sicura, perché non sono presenti sostanze radioattive e non viene emessa alcuna radioattività. Infine questa energia è anche completamente pulita, perché non produce residui, fumi o sostanze inquinanti di qualsivoglia tipo.
Anche qui non ci sono spiegazioni, ma solo delle ipotesi. Una è che nel corso della reazione si producano dei positroni o anti-elettroni. Quando questi vengono a contatto con gli elettroni, come in tutte le reazioni materia – antimateria, le due particelle si annichilano trasformandosi in energia. Un’altra ipotesi è che nel processo si producano dei protoni ultra deboli, con emissione di decadimenti beta e produzione di energia. Il fatto che non sia stato reso noto il catalizzatore è comprensibile, dato che questa volta le ricadute commerciali sono enormi. Ma ciò significa che per adesso questa reazione non può essere riprodotta da altri ricercatori. Questa circostanza, insieme alla mancanza di una spiegazione scientifica, contribuisce ad alimentare incredulità e scetticismo. D’altra parte anche le normali reazioni chimiche hanno una spiegazione scientifica sicuramente incompleta. Infatti, come è stato detto molte volte, nessuno sarebbe in grado di prevedere le particolari caratteristiche dell’acqua in base a quelle dell’idrogeno e dell’ossigeno.
In realtà sono molti i motivi per pensare che anche questa seconda reazione nucleare a bassa energia funzioni, e che sia in grado di produrre energia in maniera stabile e controllata. Sono state fatte diverse dimostrazioni pubbliche di fronte ad esperti indipendenti, e in alcuni casi ad organizzare l’esperimento e a fare le misurazioni sono stati questi esperti. E poiché l’energia prodotta è così tanta, è facile verificare che essa non può provenire da fonti di energia convenzionali, cioè chimiche. Inoltre proprio in questo momento sta partendo un progetto industriale per mettere in produzione i primi dispositivi basati su questa tecnologia. Secondo quello che si legge su Internet è ormai completato l’iter del brevetto di questo minuscolo reattore nucleare denominato E-Cat (Energy catalyzer), e da quel momento il famoso catalizzatore non sarà più un segreto.
Inoltre è da tempo in costruzione negli Stati Uniti, e probabilmente già ultimato, un impianto automatizzato per la produzione degli E-Cat. Con molti di questi piccoli reattori che scaldano del vapore acqueo a 400° di temperatura, è stata costruita una prima centrale semisperimentale da 1 MW che si trova a Bologna (e che ha manifestato qualche problema di funzionamento). Poi ne è stata costruita una seconda per conto dell’Esercito americano che funziona regolarmente. Infine già oggi nel sito ufficiale dell’E-Cat si possono ordinare delle centrali elettriche da 1 MW al costo di 1,5 milioni di dollari. Le ultime novità sono le prove di funzionamento di un altro reattore più potente, che produce energia in maniera stabile a 1050 ° di temperatura, come si può leggere nel sito ufficiale dell’E-Cat http://ecat.com/news/leonardo-corp-releases-new-ecat-test-data
In questo modo potrà essere aumentata l’efficienza del ciclo termodinamico, e si potrà anche realizzare un ciclo combinato e raggiungere un rendimento complessivo di circa il 60%. Già adesso, comunque, queste piccole centrali sono straordinariamente convenienti. Il costo di impianto a parità di potenza è un po’ superiore a quello di una centrale a turbogas. Ma nelle centrali convenzionali il costo dell’impianto contribuisce a quello dell’energia elettrica per circa un decimo, mentre i residui nove decimi sono dovuti al combustibile. In Italia poi, dove la bolletta elettrica comprende anche gli altissimi costi che l’ENEL deve sostenere per l’eolico e il fotovoltaico, la convenienza sarà ancora maggiore. Queste centrali da 1 MW, quindi, potrebbero essere ammortizzate in Italia in un tempo più breve rispetto ai tre anni previsti per gli Stati Uniti.
A titolo di esempio le società multi servizi o la stessa ENEL potrebbero installare molte di queste centrali in quartieri di condomini con riscaldamento centralizzato, e terminato l’ammortamento offrire l’energia elettrica a un quarto o a un quinto del costo attuale. In più potrebbero vendere a condizioni analoghe anche l’acqua calda per il riscaldamento. Sarebbe sufficiente collegare con dei tubi la centrale agli impianti di riscaldamento dei condomini. Mancano i capitali per finanziare l’operazione? Ma quando le condizioni sono queste sono le banche stesse a correrti dietro per offrirti un prestito. Le banche servono a questo!
Quindi per utenti, famiglie e imprese diminuirebbero in misura consistente i costi dell’energia e del riscaldamento, cosa che aumenterebbe la loro capacità di spesa o la loro competitività. Ma i vantaggi ci sarebbero anche per le società fornitrici che, una volta terminato l’ammortamento, dovrebbero affrontare solo i costi (limitati) della manutenzione e quelli della distribuzione, mentre il costo del combustibile si ridurrebbe quasi a zero. E poi si potrebbero costruire anche in Italia delle fabbriche per la messa in produzione di questi impianti. In fin dei conti gli autori di questa straordinaria scoperta sono italiani!
E’ anche prevista per la metà dell’anno prossimo l’entrata in produzione di scaldacqua per gli appartamenti con riscaldamento autonomo. Il dispositivo, del costo di 700 dollari, conterrà un E-Cat in grado di produrre una quantità di energia sufficiente per il riscaldamento di un appartamento di 100 mq. C’è solo un tubo per l’acqua fredda in entrata e uno per l’acqua calda in uscita, più una spina da infilare nella presa della corrente. Durante la fase di accensione il dispositivo consuma poco meno di 3 Kw elettrici per un’ora, e durante il funzionamento qualche decina di watt. C’è una cartuccia che deve essere sostituita dopo sei mesi di funzionamento, la sostituzione costerà 10 Euro e dovrà essere fatta da un tecnico.
Quando si sente parlare di una nuova fonte di energia completamente pulita e sicura, prodotta in impianti molto piccoli, che consuma quasi nulla e che costa dieci volte di meno, lo scetticismo e la prudenza sono un atteggiamento molto sensato. Però questa volta ci sono forti motivi per pensare che la reazione nucleare a bassa energia di Rossi e Focardi, così come la fusione fredda di Fleischman e Pons, siano realtà e non fantasia. Ad ogni modo non passerà molto tempo prima che sia concluso l’iter per la concessione del brevetto, e che i primi prodotti basati su questa tecnologia compaiano sul mercato. Dobbiamo quindi prepararci fin da adesso a riorientare in questa direzione tutta la nostra politica energetica.
L’Italia con gli attuali prezzi del petrolio spende ogni anno 70 miliardi di Euro per importare l’85% dell’energia che consuma. E questo fiume di denaro che si riversa all’estero crea difficoltà all’economia e impoverisce tutto il sistema Paese. Ma oggi con questa nuova fonte di energia abbiamo la possibilità di trasformare la crisi attuale in un boom economico permanente.
Ferrara, 15/10/2012
Fonte: http://www.ecofantascienza.it/articolo.php?id=246