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Fusione nucleare sostenibile per il futuro

Data 13/12/2021
Tipo News

Il costo delle energie rinnovabili è in calo, ma il solare e l’eolico potrebbero non essere sufficienti a soddisfare la crescente domanda di energia sostenibile.  

Sono numerosi gli scienziati e le organizzazioni pubbliche e private che si stanno avvicinando alla fusione nucleare sostenibile, come nuovo strumento per sostenere in modo sostenibile la transizione energetica.  

Parliamo di una tecnologia che potrebbe fornire la stessa energia “sostenibile” prodotta dal Sole, se si riuscirà a renderla commercialmente spendibile.  

Quando parliamo di fusione nucleare, parliamo di un processo di reazione in cui nuclei atomici leggeri vengono portati (o fusi) insieme per formare un nucleo più pesante che, a sua volta, genera energia. Nelle profondità ardenti del sole, gli atomi di idrogeno si uniscono per formare a ciclo infinito nuclei di elio – rendendolo essenzialmente un gigantesco reattore termonucleare nello spazio.   

reazione di fusione nucleare
Figura 1 Reazione di fusione nucleare. In una fusione nucleare, le forze elettrostatiche repulsive che mantengono i nuclei degli atomi leggeri a distanza sono vinte, fondendoli assieme e creando l’elio. Questo richiede pressioni e temperature estremamente elevate. Fonte: EAEA; Dipartimento dell’energia degli USA 

La sfida per gli scienziati odierni è ricreare condizioni simili qui sulla Terra. Un compito non facile tenuto conto delle incredibili temperature necessarie: all’interno del sole, la temperatura è di circa 15 milioni di gradi Celsius e la forza gravitazionale esercitata immensa, per via dell’enorme massa della nostra stella. Inoltre, non è da trascurare la difficoltà nella costruzione di strutture in grado di contenere e stoccare, in totale sicurezza e per lunghi periodi, questo tipo di processo energetico.  

Fino ad ora, i reattori a fusione hanno sempre avuto bisogno di più energia per funzionare di quanta ne producessero.  Ma nel 2021, sembra che potremmo finalmente invertire la rotta.   

Sostenibilità nella fusione nucleare = surplus energetico  

Ad agosto, un team del Lawrence Livermore National Laboratory negli Stati Uniti ha fatto notizia dopo aver compiuto un passo da gigante con il primo esperimento di fusione al mondo in grado di raggiungere l’accensione; ottenendo cioè una reazione in grado di produrre più energia di quanta ne abbia bisogno per funzionare. Uno step essenziale per rendere la fusione nucleare sostenibile sia economicamente che ambientalmente.  

L’esperimento ha avuto luogo all’interno di un reattore a fusione a confinamento inerziale, nella National Ignition Facility (NIF) dell’università.  Questo reattore è diverso dalla maggior parte dei tokamak tradizionali perché, invece dei potenti campi magnetici necessari per alimentarli, la fusione a confinamento inerziale utilizza laser ad alta potenza per riscaldare i suoi isotopi di idrogeno.  Ottenendo questo risultato epocale, il team del NIF ha confermato che il suo esperimento ha prodotto una quantità totale di energia almeno sei volte superiore al record precedente.   

Dopo il successo del NIF, ci stiamo dirigendo verso quello che sembra essere un momento critico nella storia della fusione nucleare.   

Oltre a superare il gap di rendimento, si sta lavorando per rendere la fusione nucleare stabile temporalmente, piuttosto che solo per pochi istanti, come si è visto durante questo recente esperimento.  Quando arriveremo a quel punto, la commercializzazione dell’energia da fusione nucleare diventerà una possibilità reale e potremmo vedere reattori e impianti a fusione in tutto il mondo. 

Secondo Brian Appelbe, del Centro per gli studi sulla fusione inerziale (CIFSdell’Imperial College di Londra, “siamo entrati in uno ambito in cui non siamo mai stati in precedenza – un territorio inesplorato nella nostra comprensione del plasma“.   

Territorio inesplorato è forse la definizione più calzante nel panorama odierno.  Stiamo ricreando, con una precisione sempre maggiore, i processi attivi al centro del Sole, ma lo stiamo facendo quaggiù sul nostro “piccolo” pianeta Terra, cercando di carpire all’universo il cuore pulsante delle stelle per trasformarlo e utilizzarlo. Insomma stiamo assistendo ad una svolta davvero epocale, che ha in sè il potenziale di risolvere, in modo definitivo, tutti i nostri problemi energetici.   

La strada per rendere la fusione nucleare economicamente sostenibile 

Attualmente il più celebre progetto per la ricerca nell’ottenimento dell’energia delle stelle è ITER (“La Via” in latino). Nel sud della Francia, ben 35 nazioni (UE, USA, China, India, Giappone, Korea, Russia e Giappone) stanno costruendo il più grande reattore Tokamak al mondo, per provare la fattibilità della fusione come fonte di energia carbon-free su larga scala.  

Parallelamente anche 35 aziende private si stanno muovendo e investendo nella fusione nucleare, un numero di imprese che sta crescendo rapidamente negli ultimi anni e che, grazie ai continui  progressi nella ricerca, sperano di riuscire a immettere in rete la prima energia prodotta da fusione nucleare già a partire dal 2030. 

numero di aziende private nel settore della fusione nucleare
Figura 2 Numero di aziende private nella fusione. Fonte: Fusion Industry Association 

Tra le aziende che stanno partecipando alla corsa per riuscire a controllare l’energia delle stelle troviamo TerraPower, fondata da Bill Gates nel 2006, che lavora per inaugurare il primo reattore dimostrativo nel 2028. 

Anche l’Italia è in prima linea su questo fronte: Eni è infatti stata la prima grande società energetica a investire nella fusione nucleare ed è attualmente la maggiore azionista della Commonwealth Fusion System (CFS), un’impresa fondata dal MIT per produrre energia tramite la fusione di atomi ad altissime temperature.  

La multinazionale energetica italiana ha appena preso parte a un round di finanziamento di $1.8miliardi (anche Bill Gates ha partecipato), i cui fondi serviranno a sostenere l’obiettivo di CFS di immettere in rete l’energia da fusione a confinamento magnetico entro i primi anni del prossimo decennio.  

Fin dal primo momento abbiamo creduto fortemente in questa tecnologia che rappresenta una svolta nel percorso di decarbonizzazione“, ha dichiarato Claudio Descalzi, l’ad di Eni. “La fusione a confinamento magnetico può contribuire ad accelerare significativamente la velocità con cui il mondo riduce le proprie emissioni di anidride carbonica.”  

Se l’articolo ti ha interessato, puoi approfondire l’argomento ascoltando il nostro podcast “Energia pulita e accessibile“. Ti consigliamo inoltre di dare un’occhiata al nostro corso Gli elementi quotidiani della sostenibilità | Episodio 2: Energia.

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