Ancora prima che i dinosauri comparissero sulla Terra, enormi foreste rigogliose coprivano il nostro pianeta. Alcune di esse, morendo, lasciarono grandi riserve di materiale vegetale, nutrimento per microorganismi che, in assenza di ossigeno, le trasformarono in torba. Pian piano queste riserve sprofondarono. Il tempo, le altissime temperature e le immense pressioni modificarono la torba fino a farla diventare carbone.

All’inizio dell’Ottocento il carbone ha dato energia alla prima rivoluzione industriale. Sembrerebbe una fonte di energia superata, eppure costituisce ancora il 28% del consumo di energia mondiale (dati 2012 EIA www.eia.gov). Nonostante sia uno dei combustibili fossili meno efficienti e più inquinanti, viene ancora utilizzato, a livello industriale nei Paesi più avanzati, e per uso domestico in quelli in via di sviluppo. Si tratta di un combustibile fossile dalla composizione chimica molto complessa e varia, e con un‘alta percentuale di zolfo. Bruciando, questo elemento viene trasformato in acido solforico, una delle cause principali delle piogge acide.

Le piante morendo dettero vita al carbone, mentre gli animali al petrolio, una sostanza liquida composta perlopiù da idrocarburi, ovvero da grandi molecole fatte da carbonio e idrogeno, gli stessi costituenti principali di grassi e zuccheri. Non solo il petrolio fa andare le nostre macchine e viene bruciato per produrre l’energia elettrica che illumina le nostre case, ma da esso vengono purificati alcuni composti di base per l’industria chimica. Queste sostanze sono semplici dal punto di vista chimico, ovvero sono costituite da molecole piccole che vengono utilizzate come veri e propri “mattoncini”, che, messi in fila e “incollati” nel modo giusto, formano tutto ciò di cui abbiamo bisogno, dalle plastiche ai cosmetici ai medicinali.

Il più semplice di questi mattoncini è il metano, composto da un solo atomo di carbonio circondato quattro atomi di idrogeno. Questa molecola è talmente piccola da non riuscire a rimanere compatta in un liquido o in un solido e quindi si espande e si muove libera sotto forma di gas naturale.

I combustibili di cui abbiamo parlato si sono originati da esseri vissuti ere geologiche fa e sono quindi fonti “non rinnovabili”, nel senso che per essere riformate richiedono un tempo molto maggiore rispetto a quello che noi utilizziamo per consumarle. È possibile, però, bruciare resti organici, ovvero viventi, molto più recenti: le cosiddette biomasse. Si tratta di una fonte energetica rinnovabile, ma non pulita, perché ha gli stessi problemi di produzione di CO2 e altri sottoprodotti della combustione che hanno i combustibili fossili tradizionali e inoltre è meno efficiente perché le biomasse contengono un’alta percentuale di acqua, che non brucia. In questo tipo di produzione di energia rientrano gli impianti che bruciano parte dei rifiuti urbani, degli scarti agricoli o della lavorazione del legname, ma anche camini e stufe a pellet utilizzate nelle abitazioni private, la produzione di biocarburante dalla lavorazione di cereali, oli vegetali o piante zuccherine. Uno dei metodi di sfruttamento più interessanti consiste nel far fermentare i rifiuti organici in assenza di ossigeno per ottenere una miscela di metano e altri idrocarburi gassosi chiamata biogas.

Assieme alle biomasse, una buona fetta dell’energia proveniente da fonti rinnovabili deriva dal settore idroelettrico, nel quale si sfrutta il movimento di grandi masse d’acqua, come ad esempio le maree o fiumi che scendono in forte pendenza. Invece gli impianti eolici sono poco diffusi nel nostro Paese, ma ricoprono vaste aree in Paesi come Cina, Stati Uniti, Germania e Spagna. In entrambi i casi l’aria o l’acqua fanno muovere grandi turbine capaci di trasformare questa energia cinetica, ovvero “di movimento”, in corrente elettrica.

Oltre ai flussi di aria e a quelli di acqua, un altro flusso della Terra viene sfruttato dall’uomo per produrre energia: quello del calore che risale dal centro del pianeta. In questo tipo di energia, detto geotermico, acqua viene fatta calare fin nelle profondità terrestri, dove si scalda e si trasforma in vapore sotto pressione, anch’esso capace di far girare grandi turbine.

L’idrogeno può essere considerato il combustibile perfetto: molto efficiente, brucia producendo solo acqua. Si tratta di una molecola così piccola e leggera che non solo a pressione atmosferica si trova esclusivamente in forma gassosa, ma le basta una piccola spinta per riuscire a viaggiare oltre l’atmosfera e sfuggire al campo gravitazionale terrestre. Il nostro pianeta ha quindi perso tutto l’idrogeno dall’atmosfera miliardi di anni fa e per poterlo bruciare bisogna produrlo a partire dal metano o dall’acqua. Entrambi i processi sono energeticamente poco convenienti, ma sono molte le ricerche che si stanno facendo per trovare soluzioni alternative. Una proposta è quella di sfruttare una fonte di energia elettrica fotovoltaica per produrre idrogeno a partire dall’acqua. Ciò risolverebbe il grosso problema dello stoccaggio dell’energia solare, visto che quest’ultima è una fonte molto pulita la cui efficienza sta aumentando molto, ma difficile da immagazzinare.

L’idrogeno è l’atomo più piccolo esistente e non è l’unico dal quale possiamo ottenere energia: molto più in basso nella tavola periodica si trova l’uranio, grosso e pesante; talmente grande, in effetti, da essere instabile e produrre energia se scisso in due particelle più piccole. Questo processo si chiama fissione nucleare e la si ottiene sparando un neutrone verso un atomo di uranio-235, che si scinde in un atomo di kripton e uno di bario liberando a sua volta neutroni che portano avanti la fissione in un processo a catena difficile da controllare, ma capace di produrre grandi quantità di calore sfruttabile per produrre energia elettrica.

L’uranio viene ottenuto da un minerale estratto principalmente in Nord America, Asia e Australia. La percentuale di uranio-235 è molto bassa, inferiore all’1% e deve essere aumentata per poter utilizzare questo metallo nei reattori nucleari. Ciononostante, la componente maggioritaria rimane quella dell’uranio-238 che, quando viene colpito da un neutrone all’interno del reattore, si trasforma in Plutonio-239, il maggior responsabile della pericolosità delle scorie derivate dagli impianti nucleari, poiché rimane radioattivo per decine di migliaia di anni.

Ogni fonte energetica pone problemi tecnologici, ambientali e politici complessi, ma l’interesse è grande e la ricerca è sempre attiva, come la nostra curiosità. Solo rimanendo attenti e ricettivi nei confronti delle novità tecnologiche scopriremo quale sarà il futuro energetico del nostro pianeta.


L’immagine di copertina è tratta dal sito www.bandinufrancesco.com.

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