Il Carlo 4.0
Sai che l’energia atomica può avere applicazioni in svariati settori?
Se sei curioso e interessato a scoprire come l’energia nucleare possa essere utilizzata in modo “alternativo”, questo è l’articolo giusto per te!
Gli impieghi di questa versatile fonte energetica, o anche solo l’utilizzo dei suoi prodotti “di scarto” (calore e prodotti di ssione) possono avere un impatto signicativo in moltissimi settori. Si può desalinizzare l’acqua di mare e catturare la CO2 atmosferica per contrastare il cambiamento climatico, ma anche ottenere isotopi utili alla medicina nucleare, produrre batterie centenarie o motori a propulsione nucleare per applicazioni spaziali e… allo stesso tempo, produrre tantissima energia!
Ecco alcune delle applicazioni alternative che l’energia nucleare può avere:
– Desalinizzazione dell’acqua di mare
– Produzione di idrogeno combustibile
– Propulsione spaziale
– Produzione di radioisotopi per la medicina
– Cattura della CO2 atmosferica
Desalinizzazione dell’acqua di mare
Il World Economic Forum ha identicato la scarsità di acqua come una delle principali minacce alla stabilità globale nel prossimo decennio. Attualmente, esistono diverse tecniche per desalinizzare l’acqua di mare utilizzando il calore di scarto di processi termoelettrici, ma molte di queste tecniche comportano l’utilizzo di combustibili fossili e pertanto la loro applicazione genera inquinamento. Invece, utilizzare il calore di scarto di un reattore nucleare per desalinizzare l’acqua sarebbe non solo una soluzione a emissioni zero, ma anche a basso costo. Infatti, un reattore nucleare in grado di generare 1 GW di potenza elettrica ha una potenza termica di addirittura 3-4 GW, il che renderebbe possibile la produzione di acqua potabile in aggiunta alla produzione di energia elettrica.
Questo processo, ossia la desalinizzazione dell’acqua a basso costo, rappresenterebbe un enorme progresso per l’agricoltura in molti paesi in via di sviluppo e potrebbe dare un contributo signicativo nella lotta al riscaldamento globale. Infatti, la coltivazione in aree attualmente desertiche ridurrebbe il consumo di suolo forestale e favorirebbe l’assorbimento di CO2 atmosferica. È importante sottolineare ancora che il nucleare potrebbe orire tutti questi vantaggi sfruttando solo l’energia “di scarto”, senza ulteriori impatti ambientali.
Produzione di idrogeno combustibile
L’idrogeno è un combustibile molto promettente per diverse ragioni. La sua reazione con l’ossigeno produce una grande quantità di energia e il suo unico sottoprodotto è il vapore acqueo, il che lo rende molto pulito e attraente come combustibile rispetto a gas e fonti fossili. Tuttavia, per ottenere idrogeno puro, è necessario separarlo dagli elementi a cui è legato in natura, e questo richiede energia. I processi per produrre idrogeno sono l’elettrolisi, che utilizza energia elettrica, e la pirolisi, che utilizza energia termica; peccato che questi processi, se alimentati a combustibili fossili, come la maggior parte delle volte accade, non sono sostenibili poiché ad alta impronta di carbonio.
Per ridurre l’impatto ambientale della produzione annua di oltre 70 milioni di tonnellate di idrogeno, 28 Paesi e 4 organizzazioni internazionali hanno aderito alla roadmap dell’AIEA per discutere i loro piani o progetti per l’idrogeno nucleare con l’intenzione di adarsi al nucleare in sostituzione dei combustibili fossili al ne di produrre idrogeno in maniera green. A tal proposito Alina Constantin, ingegnere nucleare della IAEA e co-leader del progetto, aerma: “Oggi la stragrande maggioranza dell’idrogeno necessario in tutti i settori viene prodotta utilizzando tecnologie di combustibili fossili (principalmente gas naturale), ma l’energia nucleare ha il potenziale per fornire sia l’elettricità che il calore necessari per la produzione di idrogeno in modo sostenibile, a basse emissioni di carbonio e a costi minori”. Infatti, i reattori nucleari possono produrre entrambi i tipi di energia, il che li rende perfetti per la produzione di idrogeno combustibile. Questo sarebbe un modo per riciclare il calore di scarto dei reattori, trasformandoli in impianti di co-generazione altamente efficienti.
Propulsione spaziale
Attualmente, le sonde che vengono inviate nello spazio, come le famosissime sonde Voyager, o anche il rover Perseverance inviato su Marte, utilizzano generatori termoelettrici a radioisotopi (RTG), che sono costituiti da un materiale ssile come il plutonio 238. Questo materiale altamente radioattivo, con un tempo di dimezzamento di decine di anni, è talmente caldo da generare energia termica in modo autonomo. Tale strumento funziona sfruttando l’eetto termoelettrico in modo estremamente semplice ed adabile e producendo così energia elettrica senza parti meccaniche in movimento. Tuttavia, questi motori non sono in grado di sviluppare potenze elevate e quindi non sarebbero adatti per il lancio di un razzo con equipaggio umano a bordo. Per questo motivo, si stanno studiando sistemi di propulsione termonucleare che sfruttano la ssione per generare la spinta necessaria per il decollo. In questo modo, i razzi a propulsione nucleare potrebbero rappresentare il futuro dell’esplorazione spaziale.
Di recente la NASA ha annunciato una collaborazione con DARPA al ne di sviluppare e dimostrare una tecnologia di propulsione nucleare termica entro il 2027. Infatti, secondo la NASA, l’utilizzo di un processo nucleare più eciente potrebbe consentire ai veicoli spaziali di raggiungere Marte in modo molto più rapido rispetto alle attuali tecnologie disponibili. Questo rappresenterebbe una componente fondamentale per i viaggi spaziali più lunghi, che richiedono maggiore approvvigionamento e sistemi più robusti per proteggere gli astronauti dalle pericolose radiazioni cosmiche.
Produzione di radioisotopi per la medicina
In campo medico, gli isotopi radioattivi vengono principalmente impiegati in due settori: la terapia radiometabolica (o radioterapia), che utilizza le radiazioni emesse da particolari elementi per distruggere o rallentare la crescita di cellule tumorali, e la radiodiagnostica, che utilizza radiazioni emesse da un farmaco iniettato nel tessuto per ottenere immagini di esso. Molti dei radioisotopi utilizzati in medicina sono prodotti, in alcuni casi, dai sottoprodotti della ssione dell’uranio, come il cesio-137 e lo iodio-131 (utilizzati come farmaci radioterapici), o possono essere ricavati a partire da essi, come il tecnezio-99 ottenuto dal molibdeno-99.
In alcuni paesi, le aziende energetiche che producono energia nucleare possono anche fornire isotopi radioattivi alle aziende farmaceutiche specializzate nella produzione di radiofarmaci, utilizzando reattori di piccole dimensioni dedicati esclusivamente alla produzione di isotopi. Ad esempio, in Canada, le aziende di utilities nucleari sono attive anche nella ricerca sugli utilizzi medici degli isotopi.
Cattura della CO2 atmosferica
In un prossimo futuro, la riduzione delle emissioni quasi sicuramente non sarà suciente a fermare il riscaldamento globale: sarà necessario creare emissioni negative, ossia assorbire la CO2 atmosferica, immagazzinarla in qualche modo e in parte riciclarla. Nonostante i processi per farlo esistano, essi richiedono molta energia. Tuttavia, dal momento che i reattori nucleari producono grandi quantità di energia, si potrebbe facilmente utilizzare quella in eccesso, magari quella prodotta durante le ore notturne, per alimentare impianti di cattura e stoccaggio della CO2 atmosferica in eccesso. Tale processo diventerà particolarmente importante tra alcuni decenni, ma prima di allora è necessario concentrarsi sull’azzeramento delle emissioni producendo energia attraverso fonti e tecnologie a basso impatto ambientale e, tra queste, l’energia nucleare giocherà ancora un ruolo chiave.
Abbiamo visto, quindi, come l’energia nucleare possa rappresentare un fattore chiave in alcuni settori di notevole importanza sia per il presente, ma specialmente per il nostro futuro. Il “futuro” però si sta avvicinando sempre di più ed è quindi fondamentale che l’uomo si impegni a sviluppare nuove tecnologie e, soprattutto, inizi a sfruttare in maniera “alternativa” e sostenibile quelle già esistenti.
Davide, 5H