ENERGIA UTILE (TERZA ED ULTIMA PARTE) SILVIO PETACCIA INTERVISTA PROF. GIANLUIGI VEGLIA DELLA UNIVERSITÀ DEL MINNESOTA IN USA
Redazione- Proseguiamo il nostro discorso con l’intervista al prof. Gianluigi Veglia, chimico dell’universita’ del Minnesota negli USA, su come negli ultimi duecento anni la chimica da pratica alchemica diveniva scienza operativa.
Tra tanti processi studiati e compresi abbiamo l’idrolisi dell’ acqua, cioe’ come scindere idrogeno ed ossigeno in essa presenti (rapporto 2 a 1) con un mezzo energetico come per esempio la corrente elettrica.
Si va a spezzare il legame chimico nell’acqua liquida tra gli atomi presenti ottenendo 2 gas:
ossigeno e idrogeno.
Non resta nulla che inquina, non si produce nessun gas serra che potrebbe alterare l’ambiente naturale o il clima. L’ossigeno possiamo infatti immetterlo nell’atmosfera mentre l’idrogeno lo possiamo stoccare ed utilizzare come combustibile da utilizzare per produrre lavoro.
Il Processo inverso, la ricombinazione dei due gas ossigeno ed idrogeno per ottenere acqua e’ utile alle persone in quanto avviene con produzione di energia. Se il processo viene fatto avvenire in un apparato chiamato fuel cells (celle a combustibile), apparato semplice ed
economico, si ha produzione di energia elettrica .
Cosa significa che dobbiamo considerarlo un vettore energetico? Che non e’ una fonte di
energia deposito come il carbone che possiamo estrarre dalle miniere anche se inquina nella
quantita’ voluta.
A differenza del carbone, che possiamo estrarre dalle miniere con un impatto ambientale elevato, il vantaggio di questo processo e’ che da esso otteniamo un combustibile con un metodo a basso impatto ambientale. Di fatto nella lunga storia della terra, in ere geologiche, si sono accumulati per milioni di anni il carbone, il petrolio ed il gas naturale (le fonti fossili) ed in questi ultimi 250 anni li stiamo usando a nostro piacere nelle quantità voluta senza curarci del loro elevato potere inquinante.
Abbiamo evidentemente esagerato. Di idrogeno gassoso non abbiamo miniere , questo pero’ non e’ un problema perche’ il processo appena descritto di scomposizione dell’ acqua ci da tutto idrogeno che vogliamo visto che di acqua Gaia (il nostro bel pianeta) ne è piena.
Inoltre, la decomposizione per idrolisi richiede, oltre all’acqua, anche energia elettrica e questa, per esempio, si può avere ad un basso costo utilizzando l’energia solare mediante i pannelli solari.
Certo il sole irraggia solo in certe ore del giorno ma nulla vieta di stoccare idrogeno in quel momento e di notte di non farlo.
Si puo’ quindi usare l’ idrolisi come metodo per produrre idrogeno per riequilibrare il sistema elettrico nei momenti di sovrapproduzione e quando necessario usare l’idrogeno con la fuel cell per generare elettricita’ se abbiamo una richiesta di energia.
In fondo se consideriamo una nota fonte rinnovabile da sempre usata, come l’energia idroelettrica, abbiamo un bacino idrico, un lago in alto, una diga che lo chiude che quando vogliamo energia ci basta aprire e lasciar cadere acqua sulla turbina che girando in un alternatore ci da energia elettrica (fase generatore) viceversa se abbiamo un surplus di energia elettrica facciamo girare un motore pompa con essa collegata e si riporta l’acqua nel bacino idrico in alto (fase utilizzatore)
La natura poi quando piove ci ricarica il lago in alto gratis. Cosi’ come il sole irraggia I pannelli con il sole dandoci energia gratis.
A questo punto farei una intervista con 5 domande al professore:
1) La chimica dopo l’alchimia ha rivoluzionato il mondo sia in bene che in male. Quale futuro per la chimica verde o quella medica?
Innanzitutto ti ringrazio per l’invito a discutere problemi e possibili soluzioni delle fonti di energia per il futuro. Tengo a precisare che da chimico mi interesso di processi energetici cellulari e non di larga scala come quelli della produzione di energia per fini industriali o per la motorizzazione.
Sembrera’ strano ma la chimica moderna si fonda sulle teorie filosofiche di Democrito di Abdera, un filosofo greco vissuto circa 400 a.C. Fu lui, insieme agli atomisti, che inizio’ lo studio moderno della materia e introdusse il concetto di atomo. Penso che l’alchimia abbia rappresentato una involuzione rispetto alle teorie degli atomisti. L’alchimia si basava su osservazioni pratiche ed ara legata a credenze, esoterismo, magie. Gia’ agli inizi del ‘600 ci sono stati molti scienziati che hanno contribuito alla transizione dall’achimia alla chimica moderna. Tante scoperte della chimica moderna che hanno rivoluzionato l’industria hanno anche causato molti danni, soprattutto ambientali. Tante reazioni chimiche producono prodotti secondari, che spesso non si riesce ad eliminare. La chimica verde e’ molto interessante come concetto e riflette una necessita’ del mondo in cui viviamo. La chimica verde ottimizza le risorse con il minimo impatto ambientale. Ci sono molti esempi di chimica verde anche nei nostril laboratori che hanno ridotto drasticamente l’impatto ambientale. Si pensi all’uso di solventi piu’ eco- compatibili. Altre situazioni sono piu’ problematiche perche’ le soluzioni verdi non permettono di ottimizzare i prodotti. La chimica medica e’ un necessario compendio alla medicina moderna. Aiuta a creare il profilo metabolico dei pazienti permettendo diagnosi piu’ accurate Posso dire che ogni aspetto della vita moderna coinvolge uno studio chimico di base, dalle moderne tecnologie dei telefonini alla salute.
2) Ci spiega idrolisi dell’acqua e celle a combustibile pem in cui idrogeno e’ il vettore energetico pulito?
L’idrolisi dell’acqua e’ la reazione che tutti abbiamo studiato nei corsi di chimica alle scuole superiori. Da due moli di acqua e’ possibile ottenere mediante elettrolisi due moli di idrogeno e una di ossigeno gassosi. E’ una reazione non-spontanea e affinchè avvenga ha bisogno di energia. L’idrolisi dell’ acqua e’ una delle sorgenti di idrogeno, che e’ poi il vettore energetico. L’idrogeno puo’ essere ricavato anche da fonti naturali con altri processi chimici. Una volta che l‘idrogeno e’ stato stoccato, allora puo’ essere utilizzato
o per fuel cell oppure bruciato nelle combustion engines. Nel primo caso, l’idrogeno viene combinato mediante un processo elettrochimico con ossigeno generando elettricita’ e rilasciando calore e acqua. Nel secondo processo, l’idrogeno puo’ essere utilizzato come combustibile e bruciato per generare calore e acqua. In tutti e due i processi il prodotto finale e’ innocuo per l’ambiente (acqua e calore).
3)Energeticamente come si comporta idrogeno e quanto rende per ogni grammo?
L’idrogeno e’ un ottimo combustibile ad alta densita’ energetica. Si e’ calcolato che 1 Kg di idrogeno puo’ produrre quasi 40 kWh se usato per combustione termica e circa 15 kWh per produrre energia elettrica. Per produrre idrogeno pero’ ci vuole l’energia. Per ora il processo e’ in via di ottimizzazione. Si perde ancora circa il 60% dell’energia anche se questo processo chimico e’ favorevole. Certo se usiamo il solare abbiamo energia a costo zero, ammortizzato l’impianto e possiamo ottimizzare ulteriormente il processo. Il sole irraggia senza chiedere nulla in cambio.
4)Ci piace idea di milioni di pannelli solari sul tetto delle case che con idrolisi producono idrogeno che poi puo’ alla occorrenza ridare energia per usi utili sia in loco che sugli automezzi ci dice come la pensa?
Ormai queste sono realta’. Qui negli Stati Uniti ci sono circa un centinaio di Impianti di produzione elettrica che utilizzano idrogeno da varie fonti. Certo il processo va migliorato e c’e’ ancora bisogno di ricerca sui metodi di produzione di idrogeno a costi
piu’ bassi. Accoppiare l’energia dei pannelli solari con Impianti di produzione di idrogeno e’ sicuramente una delle possibili vie per poter sviluppare ulteriormente questa tecnologia.
5) I sistemi ad idrogeno sono modulari quindi possono avere grandi energie se si realizzano tanti impianti anche se piccoli li vede competitivi con il nucleare anche se di fusione?
Sinceramente non so rispondere a questa domanda. Come premesso, mi interesso di processi energetici piu’ per passione che per mestiere. Posso solo dire che l’ottimizzazione di questi processi ha bisogno di tempo e soprattutto di investimenti. Dopo il successo crescente delle macchine elettriche e l’enorme potenziale dell’idrogeno e’ ridicolo che si continui ad investire nelle tecnologie del motore a scoppio che entusiamo’ tutti…ma a meta’ dell’800.
