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Ecco la fusione fredda

Anteprime: da Focus 230, in edicola il 18 novembre 2011 - Presentata a Bologna una centrale da 1 megawatt a fusione fredda: forse aprirà la strada allo sfruttamento delle reazioni nucleari a debole energia.

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Bolla di cavitazione (elaborazione: © Kenn Brown). |
Venerdì 18 novembre 2011

In anteprima su Focus e Focus.it: aggiornamenti sull'E-Cat da Andrea Rossi.

Il 28 ottobre scorso Andrea Rossi ha mantenuto la prima delle sue promesse. In un container alla periferia di Bologna l'ingegnere inventore della nuova fusione fredda italiana ha presentato una mini centrale termica da un megawatt, apparentemente funzionante e già venduta. È composta da 107 E-Cat, sigla che sta per "Energy Catalyzer", cioè catalizzatore di energia, il misterioso apparato che è il cuore della sua macchina e che consente di produrre, secondo Rossi, fino a 27 kW termici attraverso una reazione di fusione nucleare (diversa quindi dalla fissione delle tradizionali centrali nucleari) tra nichel e idrogeno, senza radiazioni e senza scorie.

È la soluzione dei tanti problemi energetici del pianeta, come qualcuno pensa? Le prove non sono ancora sufficienti. Anche se la cosiddetta LENR, sigla che sta per reazioni nucleari a debole energia, il fenomeno su cui è basata, ha ormai molti riscontri: in fenomeni come la cavitazione, ad esempio, il plasma elettrolitico o la sonoluminescenza.

 

La dimostrazione era organizzata a beneficio di un non meglio identificato "customer", un cliente, per l'occasione rappresentato da Domenico Fioravanti, ingegnere e colonnello del Genio in pensione. Alla fine della giornata di test, Rossi ha affermato che il cliente si è dichiarato soddisfatto dei risultati e di avere concluso l'accordo per la vendita dell'impianto. E ha ipotizzato che il prezzo di mercato per un impianto di quel genere potrebbe essere di 2.000 dollari al kW (2.000.000 di dollari per 1 MW), «in attesa che economie di scala e ottimizzazione della produzione lo facciano scendere a qualche centinaio di dollari per chilowatt».

Se l'accordo venisse confermato Rossi potrebbe avere le risorse per sbloccare il contratto col Dipartimento di Fisica dell'Università di Bologna, che per avviare lo studio di ciò che avviene a livello atomico all'interno dell'E-Cat aveva chiesto 500.000 euro. Sarebbe anche una boccata di ossigeno per l'inventore, che, dopo la rottura del sodalizio con la società greca Defkalion per la commercializzazione dell'E-Cat nei Balcani, non aveva nascosto di trovarsi in difficoltà.

Lo sviluppo della tecnologia e la ricerca sulla fisica dell'E-Cat potrebbero dunque restare in Italia e beneficiare anche di una collaborazione scientifica con l'Università di Uppsala (Svezia), mentre «la produzione sarà negli Usa», dichiara Rossi, «dove la Leonardo Corporation [la società di Rossi, n.d.r.] farà da capofila anche alla struttura commerciale.»

 

Non c'è indizio di trucchi, ma il fatto che ciò non sia evidente non è sufficiente a escludere errori di interpretazione.

«La cosa veramente straordinaria», confida un fisico invitato al test in rappresentanza di una società interessata ma che per questo chiede l'anonimato, «è che dopo tanti test, compreso quello di oggi, ancora nessuno possa dire con certezza come funziona l'apparecchio di Rossi.» A nessuno però (con motivazioni legate alla brevettazione) è stato permesso di ispezionare la macchina o visionare direttamente l'andamento delle operazioni: il protocollo della prova e i risultati sono stati semplicemente "comunicati".

«Dal poco che ho visto oggi», prosegue il fisico, «non c'è indizio di trucchi, ma il fatto che ciò non sia evidente non è sufficiente a escludere quanto meno un errore di interpretazione su quello che realmente fa l'E-Cat. Dopo tutto parliamo di fenomeni dei quali la scienza sa poco.»

La prova del 28 ottobre, insomma, non ha provato nulla di nuovo rispetto alle precedenti. Se i risultati esposti a fine giornata non sono frutto di errori o di errate interpretazioni dei fenomeni fisici... allora l'E-Cat funziona e noi siamo testimoni di una nuova rivoluzione scientifica. Ma per adesso è ancora solo una questione di fiducia.

 

La fusione fredda è replicabile e buona parte delle critiche è stata messa a tacere dagli esperimenti condotti negli ultimi 20 anni.

Funzioni o meno, l'E-Cat ha però un merito importante: ha rivitalizzato la discussione tra i ricercatori e convinto scienziati a esporsi e a rivelare studi ed esperimenti che altrimenti sarebbero rimasti nel cassetto chissà per quanto tempo ancora, vittime della generale resistenza scientifica verso questo controverso ambito della fisica.

La fusione fredda offre un metodo per produrre energia, in forma di calore, grazie a reazioni di fusione nucleare a temperatura ambiente, senza residui né emissioni radioattive, ed è stata scoperta (o del tutto inventata, a seconda di chi ne parla) da Martin Fleischmann, Stanley Pons e Steven Jones e annunciata al mondo nel marzo del 1989 come un vero miracolo.

La maggior parte degli scienziati, però, non ha creduto al miracolo e già dalla fine dell'89 sulla fusione fredda non ha più speso una parola se non per affermare che non si può parlare di fenomeni nucleari perché non ci sono emissioni di neutroni, radiazioni gamma e neppure scorie. Per la scienza, non è fusione nucleare perché per questa ci vogliono milioni di gradi, come nel Sole, mentre qui si parla di temperature che vanno da 25 a 1.000 gradi al massimo, e non è un metodo perché non è replicabile, ossia non si può riprodurre a piacimento in laboratorio.

Si tratterebbe insomma di un madornale errore, forse addirittura frutto della disonestà di scienziati in cerca di gloria.

In realtà buona parte di queste critiche è stata messa a tacere dagli esperimenti condotti negli ultimi 20 anni. La fusione fredda è oggi replicabile, e comporta quasi sicuramente reazioni nucleari. Non solo: ci sono una serie di fenomeni ed esperimenti che, in campi diversi, rivelano che una reazione nucleare di questo tipo, sia pure ancora non del tutto spiegata, esiste. E anche che è molto promettente dal punto di vista energetico.

Ci sono infatti scienziati-imprenditori bresciani convinti di poter fare soldi con la cavitazione; ricercatori napoletani che studiano come usare il plasma elettrolitico per produrre idrogeno e composti chimici nuovi; scienziati di Torino e Roma che propongono alla Commissione europea per l'energia lo sviluppo di tecnologie piezo-nucleari per risolvere il problema delle scorie radioattive e contemporaneamente produrre energia pulita. E cavitazione, plasma elettrolitico e piezo-nucleare sono altrettante sfaccettature delle nuove reazioni nucleari, una definizione meno compromessa - e più adeguata - per indicare anche ciò che accade nell'universo della fusione fredda.

 

La parola cavitazione descrive un fenomeno fisico, la formazione di micro bolle gassose in un fluido, che all'inizio del secolo scorso era stato associato a forature ed erosioni osservate sulle eliche delle navi e sui pistoni di pompe e motori. Lo studio della cavitazione ha poi rivelato che l'energia imprigionata in una singola bolla è di molte centinaia di gradi centigradi, che la bolla è in realtà una ciambella in rapidissima rotazione e che al suo centro c'è un vortice (simile a un tornado) che la passa da parte a parte e al cui interno c'è il vuoto. L'effetto combinato di rotazione, temperatura e pressione comprimono velocemente e progressivamente la ciambella finché a un certo punto implode liberando in un istante tutta la sua energia.

È una energia formidabile, capace di creare micro fori passanti nelle speciali leghe marine usate per le eliche dei transatlantici, ma «per adesso, usarla per uno "scaldabagno" a cavitazione non è ancora conveniente», spiega Andrea Rampado, presidente della bresciana Biokavitus, che ha fatto della cavitazione il suo business. «Quello che invece facciamo con le nostre macchine è mantenere il controllo delle bolle di cavitazione, che non sempre vengono fatte implodere ma sono usate per diversi processi industriali, dalla produzione di emulsioni alla depurazione di acque reflue e olii esausti. Ognuna di queste lavorazioni richiede la sua particolare modalità di applicazione della cavitazione, ma per tutte c'è un elemento comune: a parità di lavoro le nostre macchine richiedono un decimo dell'energia necessaria oggi con i sistemi tradizionali, e a fine ciclo non abbiamo residui da smaltire o quasi.»

 

Lo studio dei fenomeni nucleari associati alla cavitazione è oggi appannaggio soprattutto dell'est europeo, dove Rampado è presente con le sue macchine. «A Kiev, in Ucraina, Boris Bolotov lavora allo sviluppo di un reattore a cavitazione per fare calore». Anche in quella parte del mondo la fusione fredda ha problemi a trovare finanziamenti, ma per motivi legati più al crollo del sistema politico che alla credibilità della ricerca stessa.

Bolotov ha però forse trovato il modo per monetizzare le sue ricerche: è infatti in grado di produrre, attraverso la trasmutazione, «elementi isotopicamente omogenei. Per esempio un silicio interamente composto dallo stesso isotopo: le proprietà fisiche di un tale silicio, impossibile da trovare in natura, sono straordinarie. Basti dire che non fonde neppure a 3000 °C, che sono invece il punto di ebollizione del silicio naturale! Elementi come questo possono dare una svolta decisiva alle ricerca sulla fusione fredda, dove uno dei maggiori problemi è che i metalli usati per gli elettrodi fondono per effetto del calore locale generato dalla reazione, col risultato che la interrompono».

 

La fusione nucleare di cui parliamo in queste pagine è detta "fredda" perché avviene in un ambiente a bassa temperatura, non perché le temperature generate siano basse: un esempio è quello del plasma a confinamento elettrolitico, dove in una zona dell'ordine dei millimetri attorno a un catodo di tungsteno si raggiungono temperature di 4700 °C mentre la temperatura della soluzione nella cella resta nell'ordine dei 90 °C.

L'idroplasma è il territorio di studio e di lavoro di Roberto Germano, fisico dello stato solido, amministratore unico di Promete Srl, "spin-off" del CNR, che con questa tecnologia sta mettendo a punto un processo di depurazione per acque inquinate da composti organici (dagli idrocarburi agli scarichi fognari). «Questa tecnologia», spiega Germano, «consiste sostanzialmente in una degradazione ionica dei materiali organici in assenza di ossigeno, in una sorta di processo termico li trasforma in composti gassosi e residui carboniosi più elementari», con un'efficienza superiore a quella della filtrazione a fanghi attivi (l'unica tecnologia attualmente disponibile) e a una frazione dei consumi energetici oggi necessari.

Come Andrea Rampado, anche Roberto Germano ritiene che per la produzione di energia vi sia ancora parecchio lavoro da fare, soprattutto a livello di ingegnerizzazione per arrivare a un prodotto industriale standard. Altro discorso sono le applicazioni per la ricerca e per l'industria. «Oltre alla possibile generazione di materiali dall'aspetto simile ai nanotubi e dalle potenzialità ancora da esplorare, con opportune configurazioni di elettrodi e soluzione elettrolitica si potrebbe produrre idrogeno in quantità superiore a qualunque altro sistema, a parità di costi energetici, come mostrerebbero alcuni risultati ottenuti da ricercatori giapponesi.»

 

Una nuova "teoria del tutto"

Come spiegare tutti questi fenomeni? Per il modello standard della fisica, ossia per l'insieme delle teorie che descrivono tutte le particelle elementari note, ciò che si osserva nella "fusione fredda" non è né fusione né nucleare. Un tentativo per armonizzare questi fenomeni col modello standard è stato fatto negli anni '90 dai fisici italiani Giuliano Preparata, Tullio Bressani ed Emilio del Giudice, che con la loro teoria della superradianza ipotizzarono l'esistenza di un comportamento collettivo degli atomi, a integrazione del modello standard che considera invece le interazioni tra due atomi. La superradianza non è tuttavia ancora parte della fisica ufficiale.

Onde di pressione meccanica o acustica, nei liquidi e nei solidi, possono indurre reazioni piezo-nucleari, ossia fenomeni di fissione nucleare a debole energia (fredda) di elementi non radioattivi - per esempio il ferro (numero atomico 26, vedi la tavola periodica degli elementi di Focus.it) - che si scindono in elementi inerti, per esempio alluminio (13), silicio (14), magnesio (12). «Sono fenomeni comuni in natura», spiega Alberto Carpinteri, del Dipartimento di Geotecnica e Ingegneria strutturale del Politecnico di Torino, «e ci aiutano a spiegare la composizione della crosta terrestre e la distribuzione dei metalli in superficie. Le trasmutazioni avvenute durante la formazione delle placche tettoniche potrebbero spiegare anche la nascita della vita e l'attuale composizione atmosferica.»

In laboratorio il piezo-nucleare trova applicazioni sorprendenti: può, per esempio, in un istante liberarci definitivamente dalle scorie radioattive prodotte da una centrale nucleare. «L'applicazione di ultrasuoni può trasmutare il torio, sottoprodotto radioattivo delle nostre centrali nucleari, in elementi più leggeri e stabili, non più pericolosi».

 

La reazione produce calore, ossia energia pronta da usare, senza radioattività né altre scorie. Ma, soprattutto, può mettere fine all'incubo dei depositi dove seppellire i rifiuti nucleari (a patto di non averli già condizionati e preparati per la "sepoltura"...), e questo è infatti stato uno degli argomenti presentati lo scorso settembre da Alberto Carpinteri e Fabio Cardone (CNR) alla Commissione Energia dell'Unione Europea per promuovere la ricerca in questo settore della fisica.

Correlata al piezo-nucleare c'è poi l'emissione di neutroni. «È un fenomeno che la scienza può già mettere in relazione a eventi sismici», spiega Carpinteri. «Un terremoto del quarto o quinto grado della scala Richter è annunciato da un'emissione di neutroni che è 1000 volte quella del fondo naturale.» È però un tema particolare e delicato, e sono necessari altri studi anche sulle emissioni acustiche (ultrasuoni, percepiti per esempio dagli animali), quelle elettromagnetiche e di gas radon che precedono e si accompagnano al terremoto, tutte riconducibili alle tensioni scatenate dal sisma. Ma per avere un sistema di previsione dei terremoti occorrono ancora tempo e risorse da investire.

 

16 novembre 2011 | Raymond Zreick