Una piccola curiosità: come mai sono tutti così ottimisti sulla possibilità di sfruttare l'idrogeno come combustibile, quando è evidente dal secondo principio della termodinamica che l'energia necessaria a produrlo è sicuramente maggiore dell'energia che esso potrà poi restituire?
Quale sarà poi la fonte energetica che si utilizzerà per liberare l'idrogeno dall'acqua? Il petrolio per caso? O forse basteranno risorse non inquinanti come l'energia idroelettrica, eolica o geotermica?
È corretto asserire che un utilizzo sicuro dell'energia nucleare potrebbe essere l'unico modo veramente non inquinante ed efficace di produrre idrogeno?
Non mi pare che tutti siano così ottimisti sull'uso dell'idrogeno. È vero che alcuni lo sono molto, ma da questo a dire che ci sia una maggioranza ottimista sul possibile utilizzo diffuso e capillare dell'idrogeno come fonte di energia a breve termine, ce ne passa parecchio.
Se il secondo principio ci dice che il moto perpetuo non è attuabile, la cosa non sarà fattibile né con l'idrogeno né con il nucleare. È vero che le reazioni nucleari restituiscono un quantitativo di energia maggiore di quella fornita inizialmente (una volta superata l'energia di attivazione), perché si sfruttano elementi radioattivi; ma se si considera l'energia e i costi per ricercare ed estrarre tali materiali e per renderli innocui dopo l'utilizzo, il bilancio totale dell'operazione non è così favorevole (vedi il recente episodio di Scanzano).
Che il materiale radioattivo vada poi ad alimentare in modo molto efficiente un ciclo termodinamico, ti dice poi che per quanto alto sia il rendimento, non sarà mai maggiore di 1. Veniamo all'idrogeno: tanto per cominciare le segnalo il libro di J. Rifkin, uno di quegli inguaribili ottimisti che per certi versi possono sembrare poco credibili, ma a volte indicano una strada che altri non hanno ancora trovato1.
Il problema delle fonti di energia è oggi purtroppo indiscutibilmente legato alle variazioni climatiche. L'innalzamento globale della temperatura terrestre dovuto alla sovraproduzione di anidride carbonica (CO2) nelle attività umane è un dato ormai studiato e accettato. Nonostante il fenomeno sia molto complesso e ancora non ben compreso, sicuramente l'effetto serra sta producendo da ormai una decina di anni notevoli devastazioni e cambiamenti climatici. I ghiacciai sono in forte riduzione in tutto il mondo e sono molte le evidenze di come l'uomo stia modificando il clima su scala planetaria. Il contenuto di CO2 nell'aria che respiriamo è costantemente salito dalle circa 300 parti per milione di prima della rivoluzione industriale alle circa 400 di oggi. I combustibili fossili come il petrolio sono i maggiori responsabili dell'innalzamento di CO2 su scala globale con conseguente aumento dell'effetto serra, fenomeno che tende a intrappolare molta più radiazione solare di quanto la riflettività della Terra dovrebbe consentire.
Nell'attuale momento di emergenza climatica, ogni scelta energetica dovrebbe venire orientata, dai governi responsabili, verso la decarbonizzazione, termine tecnico che si riferisce al cambiamento del rapporto carbonio-idrogeno nelle diverse fonti di energia.
La legna, per esempio, che tuttora utilizziamo, e che è stato il primo combustibile della storia dell'uomo, ha un rapporto di dieci atomi di carbonio per ogni atomo di idrogeno. Bruciando, gli atomi di carbonio della legna si legano all'ossigeno, producendo ossido e anidride carbonica (CO e CO2). Il carbone ha il più alto rapporto C-H di tutti i combustibili fossili, con 2 atomi di carbonio per atomo di idrogeno, il petrolio di 1 a 2, e il gas naturale, il metano (CH4) un rapporto di 1 a 4. La progressiva decarbonizzazione delle fonti energetiche non è mai diminuita, ed è naturale prevedere una diretta combustione dell'idrogeno man mano che la tecnologia compie progressi, anche tenendo conto del fatto che l'idrogeno costituisce il 75% della massa dell'Universo.
Bruciando direttamente l'idrogeno, o meglio utilizzandolo come carburante nelle celle a combustibile2, si eliminerebbe completamente la produzione indesiderata di CO2 .
Per completare la risposta alle sue domande, l'idea di alimentare delle celle a combustibile a petrolio per generare idrogeno è fattibile ma non risolverebbe il problema dell'emissione di CO2 . Attualmente esistono celle ad alcool e a metano, ma è di questi giorni la notizia della costruzione di una casa a idrogeno, che utilizza il solare fotovoltaico per dissociare idrogeno e ossigeno dall'acqua. L'ammortamento di un tale impianto dai costi iniziali elevati, lo si ottiene nella seconda metà del ventennio di durata degli impianti fotovoltaici. Nel 1999 inoltre l'Islanda ha annunciato un vasto programma teso a raggiungere nell'arco di 20 anni la completa autosufficienza energetica combinando l'energia geotermica con la produzione di idrogeno. Naturalmente l'avvento di un'economia basata sull'idrogeno, come stigmatizza Rifkin nel suo libro, non è così vicino, nonostante alcuni segnali incoraggianti, e non significa semplicemente utilizzare celle a combustibile al posto dei motori a scoppio, ma significa rivedere profondamente il sistema di distribuzione e le reti di energia di tutto il mondo, e inevitabilmente riducendo i consumi e maturando un uso dell'energia più consapevole da parte di tutti. Per quanto poi riguarda l'affermazione che sia o meno "corretto asserire che un utilizzo sicuro dell'energia nucleare potrebbe essere l'unico modo veramente non inquinante ed efficace di produrre idrogeno", la risposta è no. Non è corretto.
[1] J. Rifkin, Economia all'idrogeno, Mondadori, Milano 2002.
[2] Consultare una precedente risposta sulle celle a combustibile apparsa su Ulisse e su Volontari per lo Sviluppo.