Il dilemma dell’energia: nucleare e rinnovabili

La fame di energia del mondo è altissima, ed in continuo aumento, assieme alla popolazione. La maggior parte di questa energia viene da petrolio e gas naturale, o ancora dal carbone. Anche se il mondo civilizzato si è reso conto che questo modello di produzione non è più sostenibile, trovare l’alternativa migliore potrebbe non essere così facile. Le rinnovabili sembrerebbero la soluzione, ma hanno dei problemi di fondo non facilmente risolvibili. E il nucleare? Anche facendo paura a molti, potrebbe esserci un modo per renderlo più efficiente e pulito. Non certo “verde” ed esente da ogni rischio, ma quasi.

Consumo di energia del mondo: le rinnovabili sono in crescita, ma non allo stesso ritmo dei combustibili fossili. Il nucleare, invece, è arrivato ad un plateau

Il problema delle rinnovabili

Le energie rinnovabili, così dette, sembrano la risposta a qualsiasi domanda sull’energia. Sfruttano le immense forze naturali presenti sul nostro pianeta, e sono potenzialmente infinite. Per rinnovabili si intendono energie come l’eolico, l’idroelettrico, il geotermico e soprattutto il solare.

Il solare

L’energia solare è la fonte rinnovabile più promettente che abbiamo. Può essere piazzata dovunque batta il sole, e l’efficienza dei pannelli solari è in continuo aumento. un metro quadrato di pannelli solari può generare fino ad 1 kW/h. Tuttavia, il loro costo di produzione è elevato, e non esente da inquinamento. La produzione di pannelli solari libera tetracloruro di silicio, estremamente tossico e difficilmente riciclabile. Un altro problema è la “duck curve”, ovvero la curva che descrive l’output di energia dai pannelli solari.

La duck curve: i pannelli solari producono molta energia durante il giorno, per poi venire a mancare quando la richiesta è maggiore                                  fonte: wikimedia

La richiesta di energia, in molti paesi, ha il suo picco al tramonto, ovvero quando i pannelli solari non erogano energia. Un immagazzinamento dell’energia a lungo termine, sarebbe la soluzione ma non è così facile. Gli accumulatori più efficaci disponibili  le batterie al litio. Tuttavia possono essere ricaricate solo un numero finito di volte, e per essere prodotte necessitano di materiali rari, ostacolando la produzione su larga scala.

 

L’eolico

L’eolico è molto promettente e largamente usato. Tuttavia, ha bisogno di un luogo ventoso, il che stringe il campo delle postazioni disponibili per il suo utilizzo. L’eolico, inoltre, produce molta meno energia del solare, e sono quindi necessarie infrastrutture più estese per produrre la stessa quantità di energia. Troviamo inoltre lo stesso problema di cui sopra: l’affidabilità. Il vento va e viene, ma l’energia richiesta dalla popolazione è costante e prevedibile. Tra il solare e l’eolico, nessuno dei due è in grado di fornire un output stabile e prevedibile di energia.

Geotermico e idroelettrico

Geotermico e idroelettrico, possono essere discussi insieme, perché hanno quasi le stesse problematiche: fonti potenti e relativamente stabili, ma solo in luoghi specifici. Specialmente per il geotermico, è necessaria una faglia attiva, dalla quale attingere al calore della Terra. Lo stesso per l’idroelettrico: è utilizzabile solo in presenza di un corso d’acqua, e se non è presente un salto naturale, solo dopo la costruzione di una costosa diga. Anche se la presenza di un corso d’acqua, vivendo in Italia, è relativamente scontata, questa non è una soluzione possibile in gran parte del territorio mondiale.

Rinnovabili e nucleare?

Vediamo, quindi, in tutte le rinnovabili, un compromesso sbilanciato tra potenza, affidabilità, e siti possibili. Rimane tuttavia fuori dalla discussione il nucleare. La tragedia di Chernobyl e della centrale di Fukushima è ancora fresca nella memoria. Inoltre, il popolo italiano ha deciso, attraverso due referendum nel 1987 e nel 2011, di non utilizzare il nucleare sul suolo nazionale. Ma è possibile che si stia escludendo la soluzione ai problemi energetici del pianeta.

Il modello nucleare classico: l’uranio

La classica centrale nucleare, utilizza Uranio 235, isotopo radioattivo dell’Uranio. Questo elemento è piuttosto raro in natura, e viene estratto dalla carnotite. Nonostante il suo minerale sia già raro, e contenga una quantità di uranio relativamente bassa, solo lo 0,7% è uranio 235, utile per la produzione di energia. Per far fronte a questa scarsità, l’uranio deve essere sottoposto ad un costoso processo di arricchimento, per la produzione dell’isotopo radioattivo. L’uranio è inoltre un materiale fissile: la produzione di energia è auto catalitica, il che vuol dire che può andare avanti indefinitamente, una volta avviata alla reazione a catena.

La carnotite, quando viene minata, produce gas tossici: è necessario ventilare fortemente le miniere di uranio, per l’incolumità dei lavoratori

Torio: alternativa “verde” all’uranio

Il torio è un altro elemento molto simile all’uranio, ma invece di essere fissile è detto fertile. Ciò vuol dire che solo a seguito di un bombardamento dii neutroni, produce un atomo fissile in grado di dare energia. Questo significa che il torio ha bisogno di un’attivazione da parte di un elemento produttore di neutroni, come il plutonio, per funzionare. Rimosso il plutonio, anche la più grande riserva di torio è energeticamente inerte. Questo garantisce molto più controllo sopra la produzione di energia, e permette di bloccare immediatamente la reazione se qualcosa va storto. Il torio è anche più facile da estrarre dal suo minerale, in quanto non deve andare incontro ad un processo di arricchimento ed è presente in quantità più alte. Secondo le stime del CERN, inoltre, il torio produrrebbe 200 volte più energia dell’uranio, a parità di massa.

I problemi del torio

Il reattore sperimentale a torio costruito dall’olandese NRG
fonte: Thorium Energy World

Il nucleare è un settore delicato, ed è quindi più restio al cambiamento. Le centrali ad uranio di nuova generazione sono molto sicure, sicuramente abbastanza, secondo i paesi che le utilizzano. L’uranio ha uno storico di 4 modelli di centrale nucleare: per il torio, siamo al modello zero. Sebbene inoltre, dagli scarti nucleari del torio sia estremamente difficile fabbricare un’arma nucleare, al contrario dell’Uranio, è una possibilità. Passiamo ai problemi più pratici: il torio di per sé è quasi inerte, ma il plutonio, necessario per il suo funzionamento, non lo è. Il plutonio produce un tipo di radioattività molto più forte dell’Uranio. Seppure presente in quantità minuscole, questo rappresenta un forte problema per il suo stoccaggio e trattamento. Oltre a questo, il funzionamento di un reattore a torio include l’utilizzo di Sali liquidi, estremamente corrosivi. Assieme alle radiazioni del plutonio, questo aumenta esponenzialmente i costi di una centrale a torio.

Svolta all’orizzonte

In sintesi, il torio rappresenta un materiale per la produzione di energia, estremamente più efficiente di qualsiasi rinnovabile, molto più pulita di qualsiasi combustibile fossile, e ordini di grandezza più sicura della classica centrale nucleare a uranio, ma con grosse problematiche da affrontare. Fortunatamente, le caratteristiche positive hanno attratto l’attenzione della principale azienda elettrica olandese NRG che ha acceso nella seconda metà del 2017, un reattore sperimentale a torio. L’investimento multimilionario, permetterà di scoprire eventuali ulteriore problematiche, e risolverle assieme a quelle esistenti.